محرك التيار المستمر JGA12-N20: تحليل المشكلات والحلول
في مجال المحركات المصغرة، يبرز محرك التيار المستمر JGA12-N20 لحجمه الصغير وأدائه القوي، مما يجعله الخيار المفضل عبر مختلف الصناعات. ومع ذلك، خلال التطبيقات العملية، واجه فريق البحث والتطوير العديد من المشكلات التي أثرت بشكل كبير على أداء المنتج وتجربة المستخدم. من خلال التحليل والتحسين المتعمقين، تم حل هذه المشكلات بفعالية.
أولاً: الخلفية
هدفت الشركة إلى تطوير أجهزة ذكية لتلبية متطلبات السوق للأجهزة الفعالة والمريحة والمنخفضة الضوضاء. ومع ذلك، أثناء الاختبارات المبكرة للمنتج، وجد الفريق أن محركات التيار المستمر التقليدية تولد ضوضاء مفرطة ولديها خرج عزم دوران غير مستقر في ظل الأحمال العالية، مما يؤثر على أداء الجهاز وتجربة المستخدم. لمعالجة هذه المشكلات، سعى الفريق إلى محرك تيار مستمر مصغر عالي الأداء واختار في النهاية JGA12-N20.
ثانياً: وصف المشكلة
(1) مشكلة الضوضاء
أثناء التشغيل، أصدر المحرك مستويات ضوضاء عالية، خاصة عند السرعات المنخفضة. هذا لم يؤثر فقط على تجربة المستخدم ولكنه تسبب أيضًا في تلوث الضوضاء في البيئات السكنية.
(2) خرج عزم دوران غير مستقر
في ظل الأحمال العالية، تقلب خرج عزم دوران المحرك بشكل كبير، مما أدى إلى تشغيل غير مستقر للجهاز. هذا لم يقلل فقط من كفاءة التشغيل ولكنه أدى أيضًا إلى فشل ميكانيكي محتمل على المدى الطويل.
(3) مشكلة تبديد الحرارة
بعد التشغيل لفترة طويلة، ارتفعت درجة حرارة المحرك، مما أثر على استقرار الجهاز وعمره الافتراضي. كان هذا يمثل مشكلة خاصة أثناء الاستخدام المتكرر، مما قد يؤدي إلى إيقاف التشغيل بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
ثالثاً: تحليل المشكلة
(1) مشكلة الضوضاء
نشأت الضوضاء في المقام الأول من تعشيق التروس الداخلية والاهتزازات في غلاف المحرك. عند السرعات المنخفضة، كان تردد التعشيق أقل، ولكن كل حدث تعشيق يطلق طاقة كبيرة، مما يؤدي إلى تضخيم الضوضاء.
(2) خرج عزم دوران غير مستقر
من المحتمل أن يكون خرج عزم الدوران غير المستقر ناتجًا عن خوارزمية تحكم غير دقيقة، مما يتسبب في تقلبات كبيرة في التيار عند تغير الحمل، وبالتالي التأثير على توصيل عزم الدوران. بالإضافة إلى ذلك، ربما كانت هناك عيوب في تصميم نظام نقل التروس في المحرك، مما أدى إلى نقل عزم دوران غير متساوٍ.
(3) مشكلة تبديد الحرارة
من المحتمل أن يكون ضعف تبديد الحرارة ناتجًا عن تصميم تبريد غير كافٍ في المحرك، مما يمنع الحرارة من التبديد بفعالية. نتيجة لذلك، زادت درجة الحرارة الداخلية للمحرك أثناء التشغيل المطول، مما أثر على أدائه وطول عمره.
رابعاً: الحلول
(1) تحسين الضوضاء
-
تحسين تصميم التروس: استبدال التروس المسننة بتروس حلزونية عالية الدقة لتحسين زاوية تعشيق التروس وتقليل الضوضاء أثناء التعشيق.
-
مواد عازلة للصوت: إضافة مواد عازلة للصوت، مثل وسادات مطاطية أو إسفنجات ماصة للصوت، داخل غلاف المحرك لامتصاص الضوضاء المتولدة أثناء التشغيل.
-
تحسين تركيب المحرك: التأكد من تثبيت المحرك بإحكام أثناء التركيب لتقليل اهتزازات الغلاف، وبالتالي خفض مستويات الضوضاء.
(2) تعزيز استقرار عزم الدوران
-
تحسين خوارزمية التحكم: تطبيق خوارزمية تحكم مغلقة الحلقة لمراقبة تيار المحرك وخرج عزم الدوران في الوقت الفعلي وضبط معلمات التشغيل تلقائيًا وفقًا لتغيرات الحمل لضمان توصيل عزم دوران مستقر.
-
وحدة تعويض عزم الدوران: دمج وحدة تعويض عزم الدوران في نظام التحكم في المحرك للتعويض ديناميكيًا عن خرج عزم الدوران من خلال خوارزميات البرامج، مما يقلل من تقلبات عزم الدوران أثناء بدء التشغيل والإيقاف.
(3) تحسين تبديد الحرارة
-
إضافة مشتت حرارة: تركيب مشتتات حرارة على غلاف المحرك لزيادة مساحة السطح لتبديد الحرارة وتحسين كفاءة التبريد.
-
تحسين الهيكل الداخلي: إعادة تصميم قنوات تدفق الهواء داخل المحرك لإضافة فتحات تهوية، مما يضمن تبديد الحرارة الفعال أثناء التشغيل.
-
مواد موصلة للحرارة: تطبيق السيليكون الموصل للحرارة على المكونات الرئيسية داخل المحرك لنقل الحرارة بسرعة إلى الغلاف، مما يعزز أداء التبريد.
خامساً: نتائج التنفيذ
(1) تقليل الضوضاء
بعد التحسين، انخفضت ضوضاء تشغيل المحرك من 50 ديسيبل إلى 35 ديسيبل، مما أدى إلى تحسين تجربة المستخدم بشكل كبير وتقليل تلوث الضوضاء في البيئات السكنية.
(2) تعزيز استقرار عزم الدوران
تحسن استقرار خرج عزم الدوران بنسبة 30٪، مما أدى إلى تشغيل أكثر سلاسة للجهاز وزيادة ملحوظة في كفاءة التشغيل. كما تم تعزيز الاستقرار طويل الأجل للمحرك.
(3) تحسين تبديد الحرارة
انخفضت درجة حرارة تشغيل المحرك بنسبة 20٪، مما أدى إلى القضاء على حالات ارتفاع درجة الحرارة والإغلاق التلقائي، وتعزيز قدرة التشغيل المستمر للجهاز بشكل كبير.
سادساً: الخلاصة
من خلال معالجة مشكلات الضوضاء واستقرار عزم الدوران وتبديد الحرارة لمحرك التيار المستمر JGA12-N20، نجح فريق البحث والتطوير في حل المشكلات العملية التي تمت مواجهتها في التطبيق، مما أدى إلى تحسين أداء الجهاز وتجربة المستخدم بشكل كبير. لم تعمل هذه التحسينات على حل المشكلات الفورية فحسب، بل قدمت أيضًا رؤى قيمة لسيناريوهات التطبيقات المماثلة. بالنظر إلى المستقبل، مع التقدم التكنولوجي المستمر، من المتوقع أن يلعب محرك JGA12-N20 دورًا مهمًا في المزيد من المجالات، مما يوفر راحة وابتكارًا أكبر لحياة الناس.