無刷直流電機的基本工作原理是什麼?

Welling電機


無刷電機是相對於有刷電機而言的。直流有刷電機由定子、轉子、電刷和換向器構成。電刷和換向器所起到的作用就是換相。而無刷電機是由定子和轉子構成的,與有刷電機相比少了電刷和換向器。

無刷電機的轉子是一塊永磁體材料,在定子上有鐵芯,鐵芯上繞有線圈,當給線圈通以變化的電流後,會產生磁場,這個感應磁場和轉子磁體相互作用,由此轉子轉動起來(頭條號玩轉嵌入式)。為了讓電機平滑持續的轉動,可以按照一定的順序給線圈通電即可。以三相直流無刷電機為例,其中一個節拍如下圖所示。

電機在啟動的時候,需要知道轉子當前所在的位置。如果是有感電機,可以通過單片機捕捉霍爾信號從而可以判斷轉子的位置(頭條號玩轉嵌入式),有感電機的控制方式如下圖所示。

如果是無感電機,由於沒有霍爾,則判斷轉子位置的電路就稍微麻煩一點,可以通過比較器搭建反動勢過零檢測電路來判斷當前轉子的位置,其控制電路如下圖所示。

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無刷直流電機的基本工作原理是什麼?

答;無刷直流電機是指沒有碳刷和換向器的電動機,其轉子是由永久磁鋼製成的,線圈繞組繞制在定子上;無刷直流電機外形多樣,但其基本結構相同,都是由外殼,轉軸、軸承、定子繞組線圈、轉子磁鋼、霍爾元件等構成。如下圖所示。


無刷直流電機藉助電子芯片技術,利用霍爾傳感器來達到無極調速運轉的目的。

霍爾元件是一種磁感應傳感器,可以檢測磁場的極性,將磁場的極性變成電信號,送給對應的晶體管的控制極。定子繞組中的勵磁電流是根據霍爾元件的信號進行切換,這樣就可以形成旋轉磁場,驅動轉子旋轉。

霍爾元件上下經限流電阻接到直流電源上,有偏流流過使晶體管按照對應方向截止或導通。(如下圖所示),這樣在定子W1線圈與定子w2定子線圈中,它受霍爾元件變化檢測的信號而改變,形成旋轉運動。

一般霍爾元件安裝在無刷直流電機靠近轉子磁極的位置。

霍爾元件用於檢測轉子磁極的位置,隨時採集位置信號送給電子電路,由芯片發出相應的控制電壓,反饋給電機來改變定子繞組線圈中的電流方向和相位,並驅動轉子旋轉。見下圖所示。


無刷直流電機的基本工作原理是;電機的定子繞組線圈必須根據轉子的磁極方位切換其中的電流方向,才能使轉子連續旋轉,因此在無刷直流電機內安裝設置一個轉子磁極位置的傳感器,這種傳感器都是採用霍爾元件。

霍爾元件安裝在無刷直流電機靠近轉子磁極的位置,輸出端分別加到兩個晶體三極管的基極,用於輸出極性相反的電壓,控制晶體三極管導體與截止,從而控制繞組線圈中的電流,使其繞組線圈產生磁場,吸引轉子連續運轉。詳細見圖中提示;


簡單地說,無刷直流電機它是隨著半導體技術不斷成熟、而採SPWM和SVPWM技術,來代替了傳統的永磁有刷直流電機的換向器而己。其它的工作原理完全一樣。

以上為個人觀點,僅供提問者和頭條上有類似需要了解的閱讀者們參考。

知足常樂2019.3.31日於上海


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