استاتور و روتور چیست؟

روتور و استاتور دو بخش اصلی در ساختمان تمام الکتروموتورها هستند و بدون آن‌ها نمی‌توان وجودی را برای موتور تصور کرد. روتور و استاتور در انواع الکتروموتورها مانند موتورهای آسنکرون (القایی)، سنکرون تک فاز و سه فاز و موتورهای DC استفاده می‌شوند.

در این مقاله قصد داریم با کاربرد، عملکرد و انواع روتور و استاتور آشنا شویم و در نتیجه درک عمیق‌تری از نحوه کار الکتروموتورها به دست آوریم. برای بیشتر با بخش‌های مختلف الکتروموتور، می‌توانید مقاله اجزای الکتروموتور را مطالعه کنید.

دنده زنجیر

استاتور قسمت ثابت یا ساکن الکتروموتور است که وظیفه هدایت میدان مغناطیسی درون موتور را بر عهده دارد. استاتور از چندین صفحه فلزی تشکیل شده و در بدنه آن شیارهایی برای قرار گرفتن سیم‌پیچ‌ها ایجاد شده است. سیم‌پیچ‌ها درون شیارها جای می‌گیرند و با عبور جریان از آن‌ها یک میدان مغناطیسی در استاتور ایجاد می‌شود. ساختار استاتور به جای اینکه یکپارچه باشد از چند ورق فولادی تشکیل شده تا تلفات جریان‌های گردابی در استاتور کاهش یابد.

وظیفه و کاربرد استاتور چیست؟

همان طور که گفته شد استاتور یک قطعه استوانه‌ای شکل و ساکن الکتروموتور است که سیم‌پیچ‌های آن با اتصال به منبع تغذیه برق، یک میدان مغناطیسی در استاتور ایجاد می‌کنند.
این میدان مغناطیسی در برهم‌کنش با جریان‌های القایی در روتور، گشتاوری تولید می‌کند که باعث چرخش روتور می‌شود. بنابراین می‌توان گفت وظیفه اصلی استاتور ایجاد بستری برای چرخیدن روتور است.
اجزای استاتور

استاتور از بخش‌های اصلی زیر تشکیل شده است:

اجزای استاتور

1) هسته استاتور

هسته بخش اصلی استاتور است که از لایه‌های فلزی از جنس فولاد سیلیکونی ساخته می‌شود. این ساختار لایه‌ای، جریان‌های گردابی درون هسته و تلفات را کاهش می‌دهد.

در هسته استاتور شیارهایی برای جایگذاری سیم‌پیچ‌ها ایجاد می‌شود.

2) سیم‌پیچ‌های استاتور

تعداد و جایگذاری سیم‌پیچ‌ها به نوع و کاربرد الکتروموتورها بستگی دارد. در موتورهای القایی سه فاز سیم‌پیچ‌ها به گونه‌ای چیده می‌شوند که یک میدان مغناطیسی دوار در استاتور ایجاد می‌شود. سیم‌پیچ‌ها از جنس مس یا آلومینیوم هستند و هر دسته سیم‌پیچ از هسته و بقیه سیم‌پیچ‌ها عایق شده است.

در موتورهای تک فاز علاوه بر سیم‌پیچ اصلی، یک سیم‌پیچ کمکی یا راه‌انداز نیز برای ایجاد میدان مغناطیسی دوار جایگذاری می‌شود، زیرا سیم پیچ اصلی به تنهایی نمی‌تواند میدان دوار را ایجاد کند.

3) قاب استاتور

زنجیر صنعتی

هسته استاتور همراه با سیم‌پیچی آن درون یک قاب فلزی محافظ قرار می‌گیرد.
انواع استاتور

تغذیه الکتروموتورهای جریان متناوب (AC) ممکن است تک فاز یا سه فاز باشد. الکتروموتورهای تک فاز یک سیم پیچ اصلی و الکتروموتور سه فاز سه سیم پیچ اصلی دارند؛ برای همین استاتور آن‌ها نیز با هم متفاوت است.
استاتور سه فاز

هنگامی که سه فاز جریان متناوب به سیم‌پیچ‌های استاتور اعمال می‌شود، سه میدان مغناطیسی متغیر در داخل هسته استاتور ایجاد می‌شود. به دلیل اختلاف زاویه الکتریکی 120 درجه بین سیم‌پیچ‌ها، این سه میدان مغناطیسی با هم جمع شده و یک میدان مغناطیسی گردان را ایجاد می‌کنند. میدان مغناطیسی چرخان با برهمکنش با روتور، نیرویی را به روتور وارد می‌کند و باعث چرخش آن می‌شود.
استاتور تک فاز

در الکتروموتور تک فاز بر خلاف الکتروموتورهای سه فاز به خودی خود امکان تولید میدان گردان وجود ندارد و برای این منظور بایستی از سیم پیچ کمکی یا راه انداز استفاده کرد؛ بنابراین در استاتور تک فاز دو دسته سیم پیچ قرار می‌گیرد.

روتور چیست؟

در دینام‌ها و موتورهای الکتریکی و نیز ژنراتورها، روتور قطعه استوانه‌ای شکل متحرکی است که از ورقه‌های نازک فلزی ساخته شده که درون آن میله‌ها (روتور قفس سنجابی) یا سیم‌پیچ‌هایی از جنس آلومینیوم یا مس (روتور سیم پیچی شده) قرار دارد. روتور در اثر واکنش میدان مغناطیسی آن با میدان مغناطیسی درون استاتور، می‌چرخد و شفت را نیز می‌چرخاند.

وظیفه و کاربرد روتور چیست؟

روتور یکی از اجزای اصلی در هر موتور الکتریکی است که وظیفه اصلی آن تولید حرکت چرخشی است. این قطعه که در مرکز موتور و با فاصله هوایی از استاتور قرار دارد، با دریافت انرژی الکتریکی از سیم‌پیچ‌ها و تبدیل آن به انرژی مکانیکی، باعث چرخش موتور می‌شود.
اجزای روتور

روتور نیز همچون استاتور از بخش مختلفی تشکیل شده است. بخش اصلی روتور هسته آن است که از لایه‌های ورق‌های فولادی تشکیل شده است. دلیل وجود لایه‌های مختلف کاهش تلفات در اثر جریان‌های گردابی هسته است.

علاوه بر هسته، بسته به نوع روتور، در داخل شیارهای هسته آن میله یا سیم پیچ‌هایی قرار می‌گیرند که وظیفه آن‌ها تولید جریان و گشتاور برای چرخش روتور است.
انواع روتور

روتورها بر اساس نوع موتور الکتریکی، در انواع مختلف وجود دارند که در ادامه با هم بررسی می‌کنیم.
روتور قفس سنجابی

ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع روتور، قفس سنجابی است. این نوع روتور از میله‌های مسی یا آلومینیومی تشکیل شده که در شیارهای هسته روتور قرار گرفته‌اند. دو سر این میله‌ها را با حلقه‌هایی به همدیگر متصل می‌کنند و در نهایت شکلی شبیه به یک قفس سنجاب ایجاد می‌شود. هنگامی که میدان مغناطیسی دوار استاتور در روتور القا می‌شود، جریان‌های القایی در میله‌های روتور ایجاد و در نتیجه گشتاور چرخشی ایجاد می‌شود.

کوپلینگ

از مزایای این نوع روتورها می‌توان به ساختار ساده، هزینه ساخت پایین، استحکام بالا و قابلیت تحمل اضافه بار اشاره کرد. از روتورهای قفس سنجابی در موتورهای القایی تک فاز و سه فاز با کاربردهای عمومی مانند پمپ‌ها، فن‌ها و کمپرسورها استفاده می‌شود.