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BLDC电机知识

分类:行业资讯 发布时间:2023-10-11 421次浏览

一、无刷直流电机的结构

无刷直流电机主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器组成。

BLDC电机的定子结构与感应电机相似,它由堆叠的钢叠片组成,并带有轴向切槽以用于缠绕。BLDC中的绕组与传统感应电机的绕组略有不同。

BLDC电机定子

通常,大多数BLDC电机由三个定子绕组组成,这三个定子绕组以星形或“Y”形连接(无中性点)。另外,基于线圈互连,定子绕组进一步分为梯形和正弦电动机。

BLDC电机反电动势

在梯形电动机中,驱动电流和反电动势均呈梯形形状(在正弦电动机的情况下为正弦形)。通常,在汽车和机器人技术(混合动力汽车和机器人手臂)中使用额定48 V(或以下)的电动机。

BLDC电动机的转子部分由永磁体(通常是稀土合金磁体,例如钕(Nd),钐钴(SmCo)和钕铁硼(NdFeB)组成。

根据应用,极数可以在2到8个之间变化,北极(N)和南极(S)交替放置。磁极的三种不同布置。

1.磁体放置在转子的外周上。

2.称为电磁嵌入式转子,其中矩形永磁体嵌入转子的铁心中。

3.将磁体插入转子的铁芯中。

BLDC电机转子

位置传感器(霍尔传感器)

由于BLDC电机中没有电刷,因此换向是电子控制的。为了使电机旋转,需顺序地给定子绕组通电,并且需知道转子的位置(即转子的北极和南极)才能准确地给一组特定的定子绕组通电。

通常使用霍尔传感器(根据霍尔效应原理工作)的位置传感器来检测转子的位置并将其转换为电信号。大多数BLDC电机使用三个霍尔传感器,这些传感器嵌入到定子中以检测转子的位置。

霍尔传感器的输出将是高电平还是低电平,这取决于转子的北极是南极还是北极附近。通过组合三个传感器的结果,可以确定通电的确切顺序。

二、无刷直流电机的工作原理

无刷直流电机不使用电刷,无刷直流电机不利用换向器来调节线圈内部的电流,而是使用电子换向器来传递电流,该电流产生交流电信号,从而导致电机驱动。

无刷直流电机的工作原理与有刷直流电机相似。洛伦兹力定律指出,只要载流导体置于磁场中,它就会受到作用力。由于反作用力,磁体将承受相等且相反的力。当线圈中通过电流后,会产生磁场,该磁场被定子的磁极所驱动,同极性相互排斥,异极性相互吸引,如果持续改变线圈中电流的方向的话,那么转子所感应出磁场的磁极也会持续发生变化,那么转子就会在磁场的作用下一直转动。

在BLDC电机中,载流导体(定子)是固定的,而永磁体(转子)是运动的。当定子线圈从电源获得电源时,它就变成电磁体并开始在气隙中产生均匀的磁场。尽管电源是直流电,但开关仍会产生具有梯形形状的交流电压波形。由于电磁定子和永磁转子之间的相互作用力,转子继续旋转。通过将绕组切换为高和低信号,相应的绕组被激励为北极和南极。带有南极和北极的永磁转子与定子极对齐,从而导致电机旋转。

无刷直流电机有三种配置:单相,两相和三相。其中,三相BLDC是常见的一种。

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