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无刷电机运行原理,无刷直流电机工作原理

时间:2023-05-04 14:35:07 阅读:189251 作者:4881

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转载请注明作者:少帅

以前在大疆社区分享过一些关于无刷电机工作原理的知识,很多朋友说有点太深了,不能理解。 最近有了一点时间,让我从一开始就一点一点地给你解释。 希望只有具备高一物理知识的朋友才能理解,希望感兴趣的朋友耐心往下看,互相学习。

我在此抛砖引玉,希望大神和研发相关的朋友出来讨论指示。

首先,关于左手定律、右手定律、右手螺旋定律复习一些基础定律。 不要无知。 现在开始向大家说明。

左手定则为-Z简单来说就是磁场中的载流导体,受力。

磁力线通过手掌正面时,手指的方向是电流的方向,拇指的方向是产生磁力的方向。 我觉得喜欢模型的人还有物理基础。

与右手定则、内容持续更新,目前更新到左手定则相反,磁场中的导体通过受力切断磁力线产生电动势。

将磁感应线穿过手掌,以拇指方向为运动方向,以手指方向为产生电动势的方向。 为什么要说三相多绕组多极内转子部分,后面会有2212电机拆解绕线图,绕线分析、动力结构分析、换相控制等干货。呢? 不知道有没有类似的经历,但如果把电机的三相线对准,用手转动电机,就会发现阻力非常大。 这是因为在旋转电机的过程中会产生感应电动势,从而产生电流。 在磁场中使电流通过导体时,会产生与旋转方向相反的力,感觉对旋转有很大的阻力。 真不敢相信。

三相线分开,电机可以轻松旋转

三相线合流,电机旋转阻力非常大

右手的螺丝法则是,右手握住通电螺线管,弯曲四个手指作为电流侧

一致,拇指指的一端是通电线圈的n极。

该规律是通电线圈判断极性的基础,红色箭头方向为电流方向。

看完三大定律后,接下来我们来看看电机旋转的基本原理。

内容真的不难,耐心看可以看懂,希望大家可以一起学习进步。

找出中学物理教学中所学的这个是电机转动受力分析的基础,的模型,用磁路分析法进行了简要分析。

状态1

当电流通过两端的线圈时,根据右手螺旋定律,产生方向指向右边的外加磁感应强度b (向粗箭头方向表示),以这是产生感生电动势的基础,,形成最短的闭合磁力线回路,从而使内转子顺时针方向旋转。

感生电动势和http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /时,施加在转子上的旋转扭矩最大。 请注意,这里说的是“力矩”最大,“力”不是最大。 确实,转子磁场和外部磁场的方向一致时,转子受到的磁力最大,但此时转子处于水平状态,力臂为0,当然不旋转。 补充一下,第一部分:直流电机模型如果任何一个变成零,乘积就是零。

转子旋转到水平位置后,旋转力矩不再作用,但由于是直流电机,因此为中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致。 此时,转子磁场方向时,如下图所示,转子继续顺时针向前旋转。

状态2

这样不断改变双头螺线管的电流方向时,内转子会继续旋转。 改变电流方向的动作称为换相。 补记:何时改变相位只与转子的外部磁场方向有关,与其他任何量无直接关系。

垂直

一般来说,定子的三相绕组有力矩是力与力臂的乘积。方式和惯性原因方式,但“三相3358www.Sina.com/”是最常用的,所以这里使用该模型

上图显示了定子绕组的连接方式。 (转子没有假设2极磁铁。 ) 3个绕组通过中心的连接点以“y”型连接。 整个电机引出3根线a、b、c。 如果它们之间有两个通电,有三种情况。 请注意,每个都有继续顺时针转动这是有顺序的。

p>       下面我看第一阶段:AB相通电

 

 

当AB相通电,则A极线圈产生的磁感线方向如红色箭头所示,B极产生的磁感线方向如图蓝色箭头所示,那么产生的合力方向即为绿色箭头所示,那么假设其中有一个二极磁铁,则根据“中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致”则N极方向会与绿色箭头所示方向重合。至于C,暂时没他什么事。

 

       第二阶段:AC相通电

 

第三阶段:BC相通电

 

第三阶段:BA相通电

 

为了节省篇幅,我们就不一一描述CACB的模型,大家可以自己类推一下。以下为中间磁铁(转子)的状态图:

 

 

 

每个过程转子旋转60度

 

六个过程即完成了完整的转动,其中6次换相。

 

第三部分:三相多绕组多极内转子电机

      我们再来看一个复杂点的,图(a)是一个三相绕组极(三对极)内转子电机,它的绕组连线方式见图 (b)。从图(b)可见,其三相绕组也是在中间点连接在一起的,也属于星形联结方式。一般而言,电机的绕组数量都和永磁极的数量是不一致的(比如用9绕组6极,而不是6绕组6极),这样是为了防止定子的齿与转子的磁钢相吸对齐。

 

 

其运动的原则是:转子的N极与通电绕组的S极有对齐的运动趋势,而转子的S极与通电绕组的N极有对齐的运动趋势。

即为S与N相互吸引,注意跟之前的分析方法有一定的区别

好吧,还是再帮大家分析一下吧,

第一阶段:AB相通电

 

第二阶段:AC相通电

 

 

第三阶段:BC相通电

 

第四阶段:BA通电

 

 

第五阶段:CA通电

 

第六阶段:CB通电

 

以上为六个不同的通电状态,其中经历了五个转动过程。每个过程为20度。

 

 

第四部分:外转子无刷直流电机

       看完了内转子无刷直流电机的结构,我们来看外转子的。其区别就在于,外转子电机将原来处于中心位置的磁钢做成一片片,贴到了外壳上,电机运行时,是整个外壳在转,而中间的线圈定子不动。外转子无刷直流电机较内转子来说,转子的转动惯量要大很多(因为转子的主要质量都集中在外壳上),所以转速较内转子电机要慢,通常KV值在几百到几千之间。也是航模主要运用的无刷电机

       顺便啰嗦一下吧。无刷电机KV值定义为:转速/V,意思为输入电压每增加1伏特,无刷电机空转转速增加的转速值。比如说,标称值为1000KV的外转子无刷电机,在11伏的电压条件下,最大空载转速即为:11000rpm(rpm的含义是:转/分钟)。

同系列同外形尺寸的无刷电机,根据绕线匝数的多少,会表现出不同的KV特性。绕线匝数多的,KV值低,最高输出电流小,扭力大;绕线匝数少的,KV值高,最高输出电流大,扭力小。我先前测试过穿越机2204电机的极限电流,单电机能彪上25A,而2212系列电机15A都上不了。

外转子无刷直流电机的结构:

       分析方法也和内转子电机类似,大家可以自己分析一下,根据右手螺旋定理判断线圈的N/S极,转子永磁体的N极与定子绕组的S极有对齐(吸引)的趋势,转子永磁体的S极与定子绕组的N极有对齐(吸引)的趋势,从而驱动电机转动。

       经典无刷电机2212 1000kv电机结构分析。

图为DJI 2312S电机和XXD 2212电机的(解剖图)

其结构如下:定子绕组固定在底座上,转轴和外壳固定在一起形成转子,插入定子中间的轴承。

图为xxd2212线圈拆解图

图为12绕组14极(即7对极),电机绕组绕发图。

后面画出了6种两相通电的情形,可以看出,尽管绕组和磁极的数量可以有许多种变化,但从电调控制的角度看,其通电次序其实是相同的,也就是说,不管外转子还是内转子电机,都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的顺序进行通电换相。当然,如果你想让电机反转的话,电子方法是按倒过来的次序通电;物理方法直接对调任意两根线,假设A和B对调,那么顺序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA,大家有没有发现这里顺序就完全倒过来了。

AB相通电

AC相通电

BC相通电

BA相通电

CA相通电

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2016-8-29 上传

CB相通电

要说明一下的是,由于每根引出线同时接入两个绕组,所以电流是分两路走的。这里为使问题尽量简单化,下面几个图中只画出了主要一路的电流方向,还有一路电流未画出,另一路电流的具体情况放在后面进行分析,涉及到电路检测换相位置。

 

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