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无刷直流电机是什么?是如何运行的?

来源:深圳市鑫海文科技有限公司|发布时间:2019-02-13 20:31


无刷直流电机是什么?
无刷直流(BLDC)电机是直流电机中应用较为广泛的一种,也是近些年新兴的一种电机技术,采用磁铁代理电刷和换向器进行换向,这样做的好处是它们不会受到刷子磨损......但缺点是它们需要电子电流相位换向。
无刷直流电机是什么?
简而言之,无刷直流电机就像并联绕组电机一样工作,但磁通量来自磁铁而不是电流通过绕组。永磁体由稀土元素制成,例如产生磁场的高能钕。
 
此外,称为无刷直流电动机的电动机具有永磁体(PM),因此它们是技术上在AC上运行的PM同步电动机(尽管通过DC总线和电子逆变器电路)。换句话说,这种命名惯例仅表示1)这些电机不直接从交流线路运行; 2)电机(带有适当的驱动器)可以在闭环应用中取代直流有刷电机(与驱动器配对)。与许多有刷电机相比,无刷电机更小,更轻,运行更经济。
 
虽然存在具有电枢(定子)磁体的无刷直流电动机(通过换向器通过转子的电流供电)但是具有转子磁体的PM电动机更为常见。它们具有形成磁场的转子PM,其作用类似于并联电动机。随着电子设备成本的不断下降,今天的永磁电机驱动系统通常比同类电刷驱动系统成本更低。
 
与感应交流电动机类似,无刷直流电动机定子由叠层钢制成,​​堆叠起来以承载绕组。定子中的绕组可以布置成两种模式; 
即星形图案(Y)或三角形图案(Δ)。
 
两种模式之间的主要区别在于Y模式在低RPM下提供高扭矩,而Δ模式在低RPM下提供低扭矩。这是因为在Δ配置中,一半的电压施加在未被驱动的绕组上,因此增加了损耗,进而增加了效率和转矩。
定子中的钢制叠片可以开槽或无槽。
 
无槽铁芯具有较低的电感,因此可以以非常高的速度运行。由于叠片堆中没有齿,因此对齿槽转矩的要求也会降低,因此也使它们成为低速的理想配合(当转子上的永磁体和定子上的齿相互对齐时,由于两者之间的相互作用,产生不希望的齿槽转矩并导致速度波动。无槽铁芯的主要缺点是成本较高,因为它需要更多的绕组来补偿更大的气隙。
 
正确选择用于定子结构的层压钢和绕组对于电动机性能至关重要。选择不当可能会在生产过程中导致多个问题,从而导致市场延迟和设计成本增加。
 
转子
典型无刷直流电机的转子由永磁体制成。根据应用要求,转子中的极数可以变化。增加极数确实可以提供更好的扭矩,但代价是降低最大可能的速度。影响最大扭矩的另一个转子参数是用于构造永磁体的材料; 材料的磁通密度越高,扭矩越高。
 
无刷电机的工作原理和运作:
无刷直流电机工作的基本原理与有刷直流电机相同; 即内轴位置反馈。在有刷直流电机的情况下,使用机械换向器和电刷实现反馈。使用无刷直流电机,可以使用多个反馈传感器实现。最常用的传感器是霍尔传感器和光学编码器。
 
注意:霍尔传感器采用霍尔效应原理,当载流导体暴露在磁场中时,电荷载体会受到基于导体两侧产生的电压的作用力。
 
如果磁场方向反转,产生的电压也会反转。对于无刷直流电机中使用的霍尔效应传感器,无论何时转子磁极(N或S)通过霍尔传感器附近,它们都会产生高或低电平信号,可用于确定轴的位置。在换向系统中 - 基于使用反馈传感器识别的电机位置的换向系统 - 三个电绕组中的两个一次通电。
 

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