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无刷直流电动机工作原理

无刷直流电动机工作原理

点击数:7672 次   录入时间:03-04 11:44:18   整理:http://www.55dianzi.com   电工电器基础

  1)旋转磁场的产生
  
  假定电机定子为3相6极,星型连接。转子为一对极。

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  电流方向不同时,产生的磁场方向不同。
  
  若绕组的绕线方向一致,当电流从A相绕组流进,从B相绕组流出时,电流在两个绕组中产生的磁动势方向是不同的。

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  三相绕组通电遵循如下规则:
  
  每步三个绕组中一个绕组流入电流,一个绕组流出电流,一个绕组不导通;
  
  通电顺序如下:
  
  1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C 6.A+C-

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  1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5.B+C- 6.A+C-
  
  每步磁场旋转60度,每6步旋转磁场旋转一周;每步仅一个绕组被换相。

42556

  随着磁场的旋转,吸引转子磁极随之旋转。
  
  磁场顺时针旋转,电机顺时针旋转:1→2→3→4→5→6
  
  磁场逆时针旋转,电机顺时针旋转:6→5→4→3→2→1
  
  1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5.B+C- 6.A+C-



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  2)如何实现换相?

  1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5.B+C- 6.A+C-
  
  必须换相才能实现磁场的旋转,如果根据转子磁极的位置换相,并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互垂直的条件,就能取得最大转矩。
  
  要想根据转子磁极的位置换相,换相时就必须知道转子的位置,但并不需要连续的位置信息,只要知道换相点的位置即可。
  
  在BLDC中,一般采用3个开关型霍尔传感器测量转子的位置。由其输出的3位二进制编码去控制逆变器中6个功率管的导通实现换相。

   3)如何实现力矩的控制?

  按照电机统一规律,必须保证θs-θr为90度,才能取得最大转矩。
  
  因旋转磁场是60度增量,看来无法实现这个关系。
  
  但通过适当的安排可实现平均90度的关系。
  
  如果每一步都使离转子磁极120度的定子磁势所对应的绕组导通,并且当转子转过60度后换相,如此重复每一步,则可使定子磁势与转子磁势相差60-120度,平均90度。

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  每一个定子绕组回路与DC电机电枢回路是类似的。
  
  但其电压和电流都是在每半个电周期中仅导通120度。
  
  电机制作时保证其绕组内反电势为梯形波,但平顶部分与电压和电流同时出现,其极性也与电压和电流一致。
  
  从功率平衡的角度考虑
  
  Tω=EaIa+EbIb+EcIC
  
  又因为E=Keω,且在所有的时间都有两相绕组流过相同电流,
  
  T=2KeIa
  
  可见,力矩与定子绕组电流成正比,改变电流即改变力矩。

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  力矩的波动:

力矩的波动

  换相转矩脉动:每次换向时,由于绕组电感的作用电流不能突变,电流的过渡过 程 产生力矩波动。
  
  由于转矩存在波动,限制了它在高精度的速度、位置控制系统中的应用。

  4)如何实现速度的控制?

  改变定子绕组电压的幅值即能改变电机速度。

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