1.2無(wú)刷DC電機的工作原理
1.2.1無(wú)刷DC電機的特性
DC電機主要有兩種類(lèi)型:DC刷電機和無(wú)刷DC電機。
1。有刷DC電機
DC電機以其良好的啟動(dòng)性能和調速性能而聞名。DC電機的拉絲DC電機采用機械換向器,驅動(dòng)方法簡(jiǎn)單。其模型圖如圖1.2所示。 電機主要由永磁材料制成的定子、纏繞有touP的轉子(電樞)組成一ngfodlonjled一nggonglU、換向器、電刷等。只要在電刷的兩端A和B引入一定的直流電流,電機的換向器就會(huì )自動(dòng)改變電機轉子的磁場(chǎng)方向,使得直流電機的轉子繼續工作。
從上面可以看出,換向器和電刷在DC電機中起著(zhù)重要的作用。雖然它可以簡(jiǎn)化電機控制器的結構,但也有一些缺點(diǎn): z結構相對復雜,增加了制造成本; z容易受到環(huán)境(如灰塵等)的影響。),這降低了工作的可靠性; 換向時(shí)會(huì )產(chǎn)生火花,限制了應用范圍。 z容易損壞,增加維護成本等。
2。無(wú)刷DC電機
無(wú)刷直流電動(dòng)機的誕生克服了無(wú)刷DC電機的先天缺陷,用電子換向器取代了機械換向器。因此,無(wú)刷DC電機不僅具有DC電機調速性能好的特點(diǎn),還具有交流電機結構簡(jiǎn)單、無(wú)換向火花、運行可靠、易于維護的優(yōu)點(diǎn)。
圖1.3所示的無(wú)刷DC電機模型是從圖1.2轉換而來(lái)的模型。它主要由永磁材料制成的轉子、帶touP的定子組成一ngfodlonjled一nggonglU和位置傳感器(可選)??梢钥闯?,它與DC汽車(chē)有許多共同之處。定子和轉子結構相似(原定子變成轉子,轉子變成定子),繞組連接線(xiàn)基本相同。然而,它們在結構上有明顯的不同:無(wú)刷DC電機在DC電機中沒(méi)有換向器和電刷,而是被位置傳感器所取代。這樣,電機的結構相對簡(jiǎn)單,降低了電機的制造和維護成本,但無(wú)刷DC電機不能自動(dòng)改變方向(相位),犧牲成本是電機控制器成本的增加(例如,對于同一個(gè)三相DC電機,無(wú)刷DC電機的驅動(dòng)軸需要4根動(dòng)力管,而無(wú)刷DC電機的驅動(dòng)軸需要6根動(dòng)力管)。
圖1.3顯示了一個(gè)低功率、三相、星形連接和單對磁極的無(wú)刷DC電機。它的定子在里面,轉子在外面。其結構非常類(lèi)似于圖1.2所示的DC電機。另一個(gè)無(wú)刷DC電機的結構正好與這個(gè)相反。它的定子在外面,轉子在里面,也就是說(shuō),定子是由touP組成的基座一ngfodlonjled一nggonglU,轉子由永磁材料制成。
無(wú)刷DC電機具有以下特點(diǎn):
無(wú)刷DC電機具有良好的外部特性,可以在低速時(shí)輸出大轉矩,因此可以提供大的啟動(dòng)轉矩。
無(wú)刷DC電機具有很寬的速度范圍,可以以任何速度全速運行。
無(wú)刷DC電機效率高,過(guò)載能力強,在拖動(dòng)系統中具有優(yōu)異的性能。
無(wú)刷DC電機再生制動(dòng)效果良好。因為它的轉子是由永磁材料制造的,所以在制動(dòng)時(shí)馬達可以進(jìn)入發(fā)動(dòng)機。 運動(dòng)狀態(tài);
無(wú)刷DC電機體積小,功率密度高。 無(wú)刷DC電機無(wú)機械換向器,采用全封閉結構,可防止灰塵進(jìn)入電機,可靠性高。 高性別;
無(wú)刷DC電機比異步電機更易于驅動(dòng)和控制。
1.2.2無(wú)刷DC電機的工作原理 無(wú)刷DC電機的定子為touP一ngfodlonjled一nggonglU電樞和轉子是永磁體。如果只向電機施加固定的直流電流,電機只能產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),而不能旋轉。只有實(shí)時(shí)檢測電機轉子的位置,然后根據轉子的位置向電機的不同連接處施加相應的電流,定子才能產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉磁場(chǎng),電機才能隨磁場(chǎng)旋轉。
如圖1.4所示,示出了無(wú)刷DC電機的旋轉原理圖。為了便于描述,電機定子線(xiàn)圈的中心抽頭連接到電機電源,每相的端點(diǎn)連接到功率管,當位置傳感器接通時(shí),功率管的g極連接到12V,功率管接通,相應的相位線(xiàn)圈接通。隨著(zhù)轉子的旋轉,三個(gè)位置傳感器依次導通,相應的相位線(xiàn)圈也依次導通,使得定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也連續變化,電機的轉子也隨之旋轉。
這是無(wú)刷DC電機的基本旋轉原理——檢測轉子位置,依次給每一相通電,并連續均勻地改變定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。 無(wú)刷DC電機的旋轉原理將在無(wú)刷DC電機的位置傳感器驅動(dòng)部分進(jìn)一步介紹。為了便于理解,本文件的以下內容使用圖1.5所示的兩個(gè)符號作為模型介紹。圖a示出了電機的轉子和定子位于同一圓心,圖b示出了轉子和定子位于不同的圓心,這是為了便于解釋電機的內部磁場(chǎng)。詳情請見(jiàn)下文。
1.3無(wú)刷DC電機的驅動(dòng)方法
無(wú)刷DC電機的驅動(dòng)模式可以根據不同的類(lèi)別分為不同的驅動(dòng)模式,每種驅動(dòng)模式都有自己的特點(diǎn)。
按壓驅動(dòng)波形:
z方波驅動(dòng)實(shí)現方便,易于實(shí)現電機無(wú)傳感器控制。
z正弦驅動(dòng),可以提高電機的運行效果,使輸出扭矩均勻,但實(shí)現過(guò)程相對復雜。同時(shí),該方法具有空間矢量脈寬調制和空間矢量脈寬調制,空間矢量脈寬調制優(yōu)于空間矢量脈寬調制。