无刷直流电动机原理(简述无刷直流电机的工作原

鑫锐电气 2022-12-26 17:52 编辑:admin 207阅读

1. 简述无刷直流电机的工作原理

无刷电机制动是通常利用电机自身进行快速制动。

有两种制动方法:1.电制动:把主电断开,接入一个反向电压,转子快停转了,脱开,可实现电制动。2.机械制动:把主电断开,接入一个反向电压,转子快停转了,如果在转子一端有刹车装置,可实现机械制动。

电机不加驱动电压自由滑行的状态实际上并不存在,一个是电机存在齿槽定位力矩,就是电机在开路状态,转动无刷电机的轴能够感觉有一顿一顿的阻力。是由转子永磁和定子磁路闭合形成的,因此转子即使处于自由状态,也是静止特定位置。另外由于此时电机处于发电状态,虽然开关管是处于关断状态,但是开关管并联的有反向二极管,恰好处于正向导通的状态,它能够把发电状态产生的能量反馈回电源,必然转化为制动力矩。如果转子速度比较高,还应该考虑电源的泄放能力。一般转速度不用考虑。因此在电机初始减速阶段可以利用以上制动力把电机速度降低在考虑其它的转动措施。

通常利用电机自身进行快速制动有两种简单的办法,一种是能耗制动,一种是短接制动,能耗制动是把电机的动能消耗在外部制动电阻上,短接制动是把电机的动能消耗在电机的定子绕组上。显然能耗制动对于减少电机发热更加有利。但是短接制动不需要对于硬件进行任何改动,简单方便是其突出的优点,所以我们重点研究短接制动。所谓短接制动是指在刹车时能做到让电机的驱动MOS管上桥臂(或者下桥臂)全部导通而下桥臂(或者上桥臂)截止状态,电机的三相定子绕组全部被短接。处于发电状态的电机,相当于电源被短路。因为绕组的电阻比较小,所以能产生很大的短路电流,电机的动能被快速释放,从而使电机瞬时产生极大的制动力矩,能够达到快速刹车的效果。电机速度越高,短路电流越大,制动力也越大。但是必须考虑不能够超过超过MOS管的承受能力,因此一般等待电机速度降低到一定程度再使用短接制动。具体到我们当前的硬件电路,其下桥臂带有PWM控制。所以采用下桥臂的三相接线短接的方式,这样还可以对于刹车力度进行适当的调节。为了避免在电机高速时产生过大的短路电流,超过MOS管的承受能力,一般开始短接制动时PWM控制的占空比不要超过30%。当电机的速度降低为低速时,为了加大制动力矩,即使采用100%的占空比对于MOS管也是安全的

2. 论述无刷直流电机的工作原理

1、工作原理:永磁无刷直流电机通进的是直流,但并不是像有刷电机那样持续通电给转子,它是通给定子的。有外转子和内转子两种,都是只有定子带电。而这种电机又分霍尔有感式和无感式两种,前者有自带电路通过转子位置变化而变化磁场,后者则需要专用控制器(电子调速器)。所以并不是直观的用直流直接带动电机工作的。

2、无刷直流电机

(1)无刷直流电机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。 无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机,又称无换向器电机。早在十九纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机得到了广泛的应用。但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。

(2)上世纪中叶诞生了晶体管,因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机,它克服了第一代无刷电机的缺陷。

3. 简述无刷直流电机的组成

1.不同的工作原理

直流电机的工作原理:电机旋转时,碳刷在换向器上滑动,产生旋转磁场,被定子的静磁场吸引。电枢和定子绕组中的电流由电池或其他直流电源提供,以向电池(或直流电源)提供恒定的直流电压。

直流无刷电机的工作原理:在电机的转子上附着磁化的永磁体,检测电机转子的极性,由驱动器控制电机的启动、停止和制动,控制逆变桥各功率管的开关,产生连续的转矩,并控制和调节转速,提供保护和显示等。

2.性能的不同

直流电机机构简单,生产加工容易,在19世纪便得到了广泛应用,技术发展较为成熟,直流有刷电机输出功率更大,控制精度更高,控制精度可以达到0.01毫米,几乎可以让运动部件停在任何想要的地方,所有精密机床都是采用直流电机控制精度。

直流无刷电机近十几年才慢慢投入商业运营,技术较为不成熟,无刷电机起动电阻大(感抗),起动扭矩相对较小。直流无刷电机干扰更低、噪音更低、寿命更长、维护成本更低。

3.结构组成不同

直流电机的基本部件包括定子、转子、电刷和换向器。定子和转子磁场相互作用驱动电机旋转。

直流无刷电机由电机本体和驱动器组成,电机定子绕组多做成三相对称星形连接,驱动器由电力电子器件和集成电路组成。

4.调速方式的不同

实际上两种电机的控制都是调压,只是由于直流无刷采用了电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单。

相对直流有刷电机,直流无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。

4. 无刷直流电机的基本结构

一般是三相的,星型接法,三个相端,一个公共端,个人看法仅供参考

5. 无刷直流电机的结构及工作原理

无刷直流电机的定子是线圈绕组电枢,转子是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流,则电机只能产生不变的磁场,电机不能转动起来,只有实时检测电机转子的位置,再根据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流,使定子产生方向均匀变化的旋转磁场,电机才可以跟着磁场转动起来。

 

无刷直流电机(BLDC)是永磁式同步电机的一种,而并不是真正的直流电机,英文简称BLDC。区别于有刷直流电机,无刷直流电机不使用机械的电刷装置,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料,性能上相较一般的传统直流电机有很大优势,是当今最理想的调速电机。