无刷电机的结构及旋转原理是什么?
电刷电机在用电子元件更换电刷和换向器的同时,保持了直流电机的良好可控性。
无刷电机结构:
转子包含永磁体,定子包含绕组,这意味着该结构改变了直流电机中定子和转子的位置。对于无刷直流电机,一旦通过换向器和电刷向其绕组提供电流,电机将开始旋转。当电机旋转时,下一组换向器和电刷通电,将电流导入不同的绕组并继续旋转。由于无刷电机可以在不使用电刷或换向器的情况下实现换向,因此它们需要磁极传感器(霍尔元件、霍尔效应IC等)来检测永磁体的磁极位置,以及根据检测到的磁极位置引导电流通过永磁体的驱动绕组。
无刷电机的旋转原理:
为了解释无刷电机的旋转原理,我们将使用简化的三相两极模型,如图上图所示。
对于转子磁铁,北极和南极的极角为180°。磁极传感器ha、Hb和HC的间距为120°,它们检测转子磁铁的北极并输出信号。
对于定子,U相线圈、V相线圈和w相线圈与磁极传感器分离120°,偏移60°。
对于定子的每个相绕组,当电流从驱动电路流向电机时,在定子内径侧产生南极。当电流反向流动时,定子内径侧产生北极。图2.8显示了电流从u相流向V相时的状态。
为了解释电机旋转的原理,让我们使用图中所示的旋转顺序,并假设图2.8中所示转子磁铁的方向是初始点(0°)。
1.在第(a)节中,磁极传感器HA和HC检测北极和输出信号。在这种情况下,如果晶体管tru+和TRV=接通,则电流从U相线圈流向定子中的V相线圈。此时,V相在北极被磁化(激发),在转子磁铁中吸引南极并排斥北极。U相在南极磁化(激发),并在转子磁铁中排斥南极。这会使转子顺时针旋转。
2.间隔(b)60°后,只有磁极传感器ha检测到北极并输出信号。在这种情况下,如果晶体管tru+和TRW-接通,则电流从U相线圈流向定子中的w相线圈。U相保持转子磁铁的励磁,吸引北极,排斥南极。w相作为北极被激发,并在转子磁铁中排斥北极。这会使转子顺时针旋转。
3.磁极传感器ha、Hb和HC的开启和关闭状态组合将每60°旋转一次。对于电机的单次旋转,有六种不同的极传感器输出组合,由(a)至(f)表示。通过顺序切换为每个模式确定的一组激励相位,旋转磁场连续产生。
此外,通过改变电流流过磁极传感器ha、Hb和HC的每个输出组合线圈的方式,可以反转电机的旋转方向。
例如,当信号以上述间隔(b)输出时,如果只有磁极传感器ha检测到北极且晶体管TRV+和tru-接通,则电流从V相线圈流向U相线圈。定子。此时,U相作为北极被激发,吸引南极,并在转子磁铁中排斥北极。V相作为南极被激发,并在转子磁铁中排斥南极。这会导致转子逆时针旋转。
简言之,无刷电机根据磁极传感器的输出信号通过相线圈引导电流旋转。传感器输出信号的检测和晶体管的自动切换由“驱动电路”处理,该电路有时被称为“驱动器”或“驱动器”。