无刷直流电机的工作原理

无刷直流电机原理

磁铁固定在转子上，而定子则缠绕在指定数量的磁极上。 通过使用电子换向器，电流在定子磁极周围反向。 如图1所示，这将在定子中建立一个旋转磁场，转子磁铁将跟随该旋转磁场，从而使转子旋转。它实际上是一台同步电机，转子速度由定子线圈之间的换向频率控制。

图1:无刷直流电机类型

电气开关控制定子线圈之间的换向。 控制这种换向需要反馈相对于定子线圈的转子位置。 这可能是由轴编码器或霍尔效应传感器引起的，但对于较小的电机，通常是通过测量未驱动的定子线圈中的反感应来推断的。 现在可以实现软启动，方向和转矩控制。

定子线圈的数量将是3的倍数，并且将串联或并联互连以形成三组A，B和C。

优点:

与有刷直流电机相比，无刷电机有以下几个优点:

• 更高的扭矩重量比
• 更多扭矩/瓦(提高效率)
• 更高的可靠性，更低的噪声，更长的使用寿命（无电刷和换向器腐蚀），以及消除了换向器产生的电离火花。
• 在转子上没有绕组的情况下，它们不会受到离心力的影响，因此可以实现非常高速的设计。
• 由于绕组由壳体组成，因此可以通过传导进行冷却，而无需在电机内部进行气流冷却，这又意味着可以将电机的内部完全封闭，并防止灰尘或其他异物进入。

变化：图1（a）显示了一种类型的无刷直流电机，称为内转子设计或流道设计，其中转子在内部，定子在外部。 图1（b）中显示了一种变化形式，称为外转子设计或外转子设计。 在此，转子在外部，定子在内部。

2.无刷电机的驱动

无刷直流电机没有电子控制器是不能运行的。它可以通过定子线圈对电流进行换向，并可用于提供速度控制。图2是这种控制器的简化电路图。

图2:使用霍尔效应传感器的无刷直流电机控制器

3.无刷直流电机无传感器控制

电机绕组之间的输出电流换向由霍尔传感器反馈中的转换控制。 可以看出，这大约对应于反电动势波形之一中的零交叉点。 因此，有可能通过监视这些反电动势来检测换向点。 这使得在某些电机和应用中可以消除霍尔传感器和辅助磁体。 这简化并降低了电机的成本。 图3显示了无传感器BLDCM控制方案的框图。

图3:无传感器无刷直流电机控制器

过零点通常不同于理想的换向点，因此控制器需要对此进行补偿。 在低速下，反电动势 幅值非常低，因此无法测量，因此电机需要开环运行。 因此，无传感器控制不适用于具有高动态性能或低速和高转矩的应用。