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无刷电机工作及控制原理图文解析

来源:电竞企鹅直播平台    发布时间:2024-04-24 07:09:03

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  首先给大家复习几个基础定则:左手定则、右手定则、右手螺旋定则。别懵逼,我下面会给大家解释。 左手定则,这个是电机转动受力分析的基础,简单说就是磁场中的载流导体,会受到力的作用。

  让磁感线穿过手掌正面,手指方向为电流方向,大拇指方向为产生磁力的方向,我相信喜欢玩模型的人都还有一定物理基础的哈哈。 右手定则,这是产生感生电动势的基础,跟左手定则的相反,磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线产生电动势。

  让磁感线穿过掌心,大拇指方向为运动方向,手指方向为产生的电动势方向。为何需要讲感生电动势呢?不知道大家有没有类似的经历,把电机的三相线合在一起,用手去转动电机会发现阻力非常大,这就是因为在转动电机过程中产生了感生电动势,由此产生电流,磁场中电流流过导体又会产生和转动方向相反的力,大家就会感觉转动有很大的阻力。不信可以试试。

  ▲三相线合并,电机转动阻力非常大 右手螺旋定则,用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。

  这个定则是通电线圈判断极性的基础,红色箭头方向即为电流方向。 看完了三大定则,我们接下来先看看电机转动的基本原理。

  我们找到一个中学物理学过的直流电机的模型,通过磁回路分析法来进行一个简单的分析。

  当两头的线圈通上电流时,根据右手螺旋定则,会产生方向指向右的外加磁感应强度B(如粗箭头方向所示),而中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致,以形成一个最短闭合磁力线回路,这样内转子就会按顺时针方向旋转了。 当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时,转子所受的转动力矩最大。注意这里说的是“力矩”最大,而不是“力”最大。诚然,在转子磁场与外部磁场方向一致时,转子所受磁力最大,但此时转子呈水平状态,力臂为0,当然也就不会转动了。补充一句,力矩是力与力臂的乘积。其中一个为零,乘积就为零了。 当转子转到水平位置时,虽然不再受到转动力矩的作用,但由于惯性原因,还会继续顺时针转动,这时若改变两头螺线管的电流方向,如下图所示,转子就会继续顺时针向前转动,

  如此不断改变两头螺线管的电流方向,内转子就会不停转起来了。改变电流方向的这一动作,就叫做换相。补充一句:何时换相只与转子的位置有关,而与其他任何量无直接关系。

  一般来说,定子的三相绕组有星形联结方式和三角联结方式,而“三相星形联结的二二导通方式”最为常用,这里就用该模型来做个简单分析。

  上图显示了定子绕组的联结方式(转子未画出假想是个二极磁铁),三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时,有6种情况,分别是AB,AC, BC, BA, CA, CB注意这是有顺序的。

  当AB相通电,则A极线圈产生的磁感线方向如红色箭头所示,B极产生的磁感线方向如图蓝色箭头所示,那么产生的合力方向即为绿色箭头所示,那么假设其中有一个二极磁铁,则根据“中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致”则N极方向会与绿色箭头所示方向重合。至于C,暂时没他什么事。 ▼第二阶段:AC相通电

  为了节省篇幅,我们就不一一描述CACB的模型,你们可以自己类推一下。以下为中间磁铁(转子)的状态图:

  我们再来看一个复杂点的,图(a)是一个三相九绕组六极(三对极)内转子电机,它的绕组连线方式见图 (b)。从图(b)可见,其三相绕组也是在中间点连接在一起的,也属于星形联结方式。一般而言,电机的绕组数量都和永磁极的数量是不一致的(比如用9绕组6极,而不是6绕组6极),这样是为了防止定子的齿与转子的磁钢相吸对齐。

  其运动的原则是:转子的N极与通电绕组的S极有对齐的运动趋势,而转子的S极与通电绕组的N极有对齐的运动趋势。 即为S与N相互吸引,注意跟之前的分析方法有一定的区别。 好吧,还是再帮大家分析一下吧,

  看完了内转子无刷直流电机的结构,我们来看外转子的。其区别就在于,外转子电机将原来处于中心位置的磁钢做成一片片,贴到了外壳上,电机运行时,是整个外壳在转,而中间的线圈定子不动。外转子无刷直流电机较内转子来说,转子的转动惯量要大很多(因为转子的主要质量都集中在外壳上),所以转速较内转子电机要慢,通常KV值在几百到几千之间。也是航模主要运用的无刷电机顺便啰嗦一下吧。无刷电机KV值定义为:转速/V,意思为输入电压每增加1伏特,无刷电机空转转速增加的转速值。比如说,标称值为1000KV的外转子无刷电机,在11伏的电压条件下,最大空载转速即为:11000rpm(rpm的含义是:转/分钟)。 同系列同外形尺寸的无刷电机,根据绕线匝数的多少,会表现出不同的KV特性。绕线匝数多的,KV值低,最高输出电流小,扭力大;绕线匝数少的,KV值高,最高输出电流大,扭力小。我先前测试过穿越机2204电机的极限电流,单电机能彪上25A,而2212系列电机15A都上不了。

  分析方法也和内转子电机类似,大家能自己分析一下,根据右手螺旋定理判断线圈的N/S极,转子永磁体的N极与定子绕组的S极有对齐(吸引)的趋势,转子永磁体的S极与定子绕组的N极有对齐(吸引)的趋势,从而驱动电机转动。 经典无刷电机2212 1000kv电机结构分析。

  其结构如下:定子绕组固定在底座上,转轴和外壳固定在一起形成转子,插入定子中间的轴承。

  后面画出了6种两相通电的情形,能够准确的看出,尽管绕组和磁极的数量可以有许多种变化,但从电调控制的角度看,其通电次序其实是相同的,也就是说,不管外转子还是内转子电机,都遵循AB->

  AC->

  BC->

  BA->

  CA->

  CB的顺序进行通电换相。当然,如果你想让电机反转的话,电子方法是按倒过来的次序通电;物理方法直接对调任意两根线,假设A和B对调,那么顺序就是BA->

  BC->

  AC->

  AB->

  CB->

  CA,大家有未曾发现这里顺序就完全倒过来了。

  ▲CB相通电 要说明一下的是,由于每根引出线同时接入两个绕组,所以电流是分两路走的。这里为使问题尽量简单化,下面几个图中只画出了主要一路的电流方向,还有一路电流未画出,另一路电流的详细情况放在后面做多元化的分析,涉及到电路检测换相位置。

  0 引言 永磁直流无刷电机(BLDCM)是一种典型的机电一体化电机,除了有普通直流电机调试性能好、调速范围宽和调速方式简单的特点外,还有功率因素高、转动惯量小、运行效率高等优点,特别是由于它不存在机械换相器与电刷,大大的减少了换相火花,机械磨损和机械噪声,使得它在中小功率范围内得到了更广泛的应用,是电机的主要发展趋势之一。 对于永磁直流无刷电机的控制方式,可大致分为两大类:有位置传感器控制方式和无位置传感器控制方式。典型的有位置传感器控制方式是使用霍尔传感器控制方式。无位置传感器控制方式是目前较为广泛使用且较为新颖的一类控制方式,包含有:反电动势操控方法、磁链计算法、状态观测器法和人工神经网络(ANN)控制法等。反电动

  调了一天多的无刷电机,用的无刷电调,其实本来应该是用32做的,但是不知道原理, 于是用了比较熟悉的51单片剂一下来进行调试 一下,查询的资料,还是蛮简单的,但是真实的操作并没那么容易, 在网上查也没有能用的程序,尤其是51,因为基本用无刷的都是无人机 四六轴。所以今天贴上我的程序,分享给大家,希望能对各位减少时间学习,快速上手,本程序实现的功能是在第一次给无刷电机上电后,首先拉高油门,然后降低油门,最后满开油门,注意,,,,注意,,,,注意,一定别用带螺旋桨的无刷电机来实验,危险,开机后会全速运行,我开全速是为了用涵道,所以全速,, 废线单片机源程序如下: /**********************

  初步调试成果和学习经历 /

  作为电机行业的“新人”, 无刷电机是实至名归的后起之秀,以狂浪之势涌入医疗,工业控制,消费电子和汽车电子等高精度控制行业,“无刷“是不是未来电机行业的发展的新趋势?本文以案例的形式扒一扒无刷电机那些事! 近年来,无刷电机在医疗,工业控制,消费电子和汽车电子等高精度控制行业大范围的应用,无刷电机性能的好坏很大程度上取决于电机驱动器,研发阶段,工程师如何借助示波器快速、便捷、真实的对驱动器信号做多元化的分析?本文主要介绍ZDS4054Plus数椐挖掘型示波器对电机驱动器的典型测试及案例分析。 一、直流无刷电机介绍 随着电力电子的发展和新型永磁材料的出现,无刷直流电机得到了迅速发展,无刷直流电机通过电子器件实现了电机的换相,取代了传统的机械电刷和换相

  行业的典型应用 /

  无刷直流电机 如狂浪般涌入了各个行业,成为电机行业实至名归的后起之秀。我们是不是可以大胆的猜测--未来,电机行业将进入“无刷”时代? 无刷直流电机没有电刷和换向器,故得其名。由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。作为电机行业的“新人”,虽然无刷直流电机进入中国的历史并不长,并且价格较有刷电机高,但由于 无刷电机 优势显著,发展势头可谓迅猛。进入中国以后,便迅速被家电、汽车、轮船和机械等行业所青睐,并在各个行业中占据一席之地,飞速发展。     无刷电机为何能占据一席之地呢? 低廉的价格无疑是业界攻击无刷电机的着力点,那它为何还能短时间在电机市场占据一席之地呢?其实,这跟苹果公司有异曲同

  摘 要:介绍了一种利用双口RAM实现DSP与单片机高速数据通信的方法,给出了它们之间的接口电路以及软件实现方案。 关键词:DSP;双口RAM;接口电路;数据通信 直流无刷电机实际属于永磁同步电机,一般转子为永磁材料,随定子磁场同步转动。这种电机结构相对比较简单,而且由于移去了物理电刷,使得电磁性能可靠,维护简单,从而被大范围的应用于办公自动化、家电等领域。直流无刷电机运行过程要进行两种控制,一种是转速控制,也即控制提供给定子线圈的电流;另一种是换相控制,在转子到达指定位置改变定子导通相,实现定子磁场改变,这种控制实际上实现了物理电刷的机制。因此这种电机需要有位置反馈机制,比如霍尔元件、光电码盘,或者利用梯形反电动势特点

  意法半导体推出一款75V以下低压工业应用高集成度三相半桥驱动器IC,这是一个节约空间、节能高效的电机控制解决方案,适用于控制电瓶车、电动工具、泵、风扇、轻型机械、游戏机和别的设备内的三相无刷电机。 STDRIVE101内置三个用于驱动外部N沟道MOSFET的半桥驱动器,每个驱动器的最大拉电流和灌电流都是600mA。芯片内部集成自举二极管和50mA 12V低压降(LDO)稳压器,可随时为外部组件供电,最大限度地减少物料清单成本。集成的比较器配合外部电阻可以检测电流,MOSFET漏源电压监视功能能实现短路保护。 内部基本安全功能包括内部产生的防止交叉导通的死区时间、过热关机功能,以及防止MOSFET在低效率或危险条

  引言     传统的直流电机以其优良的转矩特性和调速性能在运动系统中有着广泛的应用,但机械电刷却是它致命的弱点。电刷的存在带来了一系列的问题,如机械摩擦、噪声、电火花无线干扰,再加上寿命短、制造成本高及维修困难等缺点,从而大大限制了它的应用范围。直流无刷电动机是利用电子换向装置代替传统的机械换向(电刷和换向器)的一种电动机,既保持了有刷电机的优良特性,又避免了电刷和换向器带来的缺陷。本文以32位ARM Cortex-M3内核的高性能微处理器LPC1766为核心,设计了直流无刷电机控制系统。该系统电路简单,软硬件开发方便,具有较高的性价比。 1 LPC1766简介     微控制器采用LPC1700系列ARM芯片LPC1766。LP

  感应电机和无刷电机哪个好 感应电机和无刷电机都有各自的优点和适用场景。 感应电机是一种传统的交流电机,具有简单、可靠、成本较低等优点。它适用于一些低速高扭矩的应用,例如电动机、电动工具和家用电器等。感应电机的输出功率与电源电压、转速和负载有关,需要通过调整电源电压和频率来控制其输出。 无刷电机是一种直流电机,具有高效率、高功率密度和可编程控制等优点。它适用于一些高速低扭矩的应用,例如无人机、机器人和电动汽车等。无刷电机通过电子控制器控制电流和电压,能轻松实现高效的速度和转矩控制。 因此,选择感应电机还是无刷电机取决于具体应用场景和需求。如果需要高速低扭矩的应用,无刷电机是更好的选择;如果需要低速高扭矩

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