随着科技的进步,电动机越来越先进,大家是否在学习相关知识时遇到如下问题呢?“大量的关于永磁无刷直流电机的资料,但是其定义说法不一,很是迷茫。
”小编为大家总结了一些知乎上面精彩的回答 供大家学习参考永磁无刷直流电动机永磁无刷直流电动机的结构,永磁无刷直流电动机一般由电动机本体、转子位置传感器及固态电子开关电路相结合。
定子 图一1) 定子定子由铸钢叠片组成,绕组置于沿内部圆周向的槽中,如上图所示。
定子与感应电动机的定子相似,但是绕组的分布方式不同。
定子绕组中线圈的互联方式不同产生不同类型的反电动势波形。
有两种类型的定子绕组:方波(梯形波)和正弦波。
方波电动机一般被用为永磁无刷直流电动机;正弦波电动机一般被用为同步电动机。
定子绕组可以有三相或更多相。
转子 图二2) 转子转子采用永磁体制成,可有2到8对磁极,南磁极和北磁极交替排列。
如图三,展示了不同磁体排列的横截面。
转子位置传感器和有刷直流电机不同,永磁无刷直流电机的换向是以电子方式控制的。
要使电机转动,必须按一定的顺序给定子绕组通电。
为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得电,知道转子的位置很重要。
转子的位置由定子中嵌入的霍尔效应传感器检测。
根据霍尔传感器的位置,有两种输出。
霍尔传感器输出信号之间的相移可以是60°或120°。
电机制造商据此定义控制电机时应遵循的换向顺序。
图三 固态电子开关电路用于控制电动机运转。
通过单片机控制功率开关。
根据电压和电流额定值,这些开关可以是MOSFET或IGBT,也可以是简单的双极性晶体管。
工作原理 图四工作原理每次换向,都有一个绕组连到控制电源的正极(电流进入绕组)。
第二个绕组连到负极(电流从中流出),第三个处于失电状态。
转矩是由定子线圈产生的磁场和永磁体之间的相互作用产生的。
理想状态下,转矩峰值出现在两个磁场正交时,而在两磁场平行时最弱。
为了保持电机转动,由定子绕组产生的磁场应不断变换位置,因为转子会向着与定子磁场平行的方向旋转。
换向顺序 图五图六图五所示,展示了霍尔传感器信号相对反电动势和相电流变化;图六展示了按照霍尔传感器信号应遵循的切换顺序。
图五的序号对应图六中的数字。
没转过60个电角度,其中一个霍尔传感器就会改变状态。
因此,完成电周期需要六步。
在同步模式下,每转过60个电角度相电流切换一次。
但是,一个电周期可能并不对应完整的转子机械转动周期。
完成一圈机械转动要重复的电周期数取决于转子磁极的对数。
每对转子磁极需要完成一个电周期。
因此,电周期数/转数等于转子磁极对数。
图七图八图四展示了用于控制电机的控制器框图,图七图八展示了根据霍尔传感器输入A、B和C切换这些功率开关的顺序。
图七用于电机的顺时针转动;图八用于电机的逆时针转动。
以60度相移的霍尔传感器信号为例。
在选择控制特定电机的控制器时,应遵循电机制造商定义的顺序。
参照图四,标有PWMx的信号根据该顺序在导通(ON)和关段(OFF)之间切换,则电机将以额定转速运行。
转矩/转速特性 图九图九所示,展示了转矩/转速特性。
有两个转矩参数用于定义电机,峰值转矩(TP)和额定转矩(TR)。
连续运转时,电机的负载会增加直到达到额定转矩。
在永磁无刷直流电机中,转矩在转速达到额定值之前都保持不变。
但从超过额定转速起转矩开始下降。
经常带负载起动、停止和反转的电机应用需要比额定转矩更大的转矩。
需要大转矩的时间通常很短,尤其是在电机从静止状态起动以及加速时。
在此期间,需要额外的转矩客服负载和电机本身的惯性。
与其他电机对比与有刷直流电机比较与感应电机比较参考资料: 1. Stephen J. Chapman(著)/刘新正 苏少平 高琳 丁文(译)/ 电机学/ 电子工业出版社/ 20132. Padmaraja Yedamale/应用笔记/Microchip Technology Inc./2007