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直流无刷电机基本工作原理

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发布时间 : 2017-08-08 12:33:55 浏览量 : 1573
直流无刷电机基本工作原理

   无刷电机是相对于有刷电机而言的。直流有刷电机由定子、转子、电刷和换向器构成。电刷和换向器所起到的作用就是换相。而无刷电机是由定子和转子构成的,与有刷电机相比少了电刷和换向器。无刷电机的转子是一块永磁体材料,在定子上有铁芯,铁芯上绕有线圈,当给线圈通以变化的电流后,会产生磁场,这个感应磁场和转子磁体相互作用,由此转子转动起来(头条号玩转嵌入式)。直流无刷电机是指没有碳刷和换向器的电动机,其转子是由永久磁钢制成的,线圈绕组绕制在定子上;直流无刷电机外形多样,但其基本结构相同,都是由外壳,转轴、轴承、定子绕组线圈、转子磁钢、霍尔元件等构成。如下图所示。

无刷直流电机内部结构图

为了让电机平滑持续的转动,可以按照一定的顺序给线圈通电即可。电机在启动的时候,需要知道转子当前所在的位置。如果是有感电机,可以通过单片机捕捉霍尔信号从而可以判断转子的位置如果是无感电机,由于没有霍尔,则判断转子位置的电路就稍微麻烦一点,可以通过比较器搭建反动势过零检测电路来判断当前转子的位置。


直流无刷电机借助电子芯片技术,利用霍尔传感器来达到无极调速运转的目的。 

霍尔元件是一种磁感应传感器,可以检测磁场的极性,将磁场的极性变成电信号,送给对应的晶体管的控制极。定子绕组中的励磁电流是根据霍尔元件的信号进行切换,这样就可以形成旋转磁场,驱动转子旋转。 

霍尔元件上下经限流电阻接到直流电源上,有偏流流过使晶体管按照对应方向截止或导通。(如下图所示),这样在定子W1线圈与定子w2定子线圈中,它受霍尔元件变化检测的信号而改变,形成旋转运动。 

一般霍尔元件安装在直流无刷电机靠近转子磁极的位置。 

霍尔元件用于检测转子磁极的位置,随时采集位置信号送给电子电路,由芯片发出相应的控制电压,反馈给电机来改变定子绕组线圈中的电流方向和相位,并驱动转子旋转。见下图所示。

典型霍尔元件工作原理图

直流无刷电机的基本工作原理是;电机的定子绕组线圈必须根据转子的磁极方位切换其中的电流方向,才能使转子连续旋转,因此在直流无刷电机内安装设置一个转子磁极位置的传感器,这种传感器都是采用霍尔元件。 

霍尔元件安装在直流无刷电机靠近转子磁极的位置,输出端分别加到两个晶体三极管的基极,用于输出极性相反的电压,控制晶体三极管导体与截止,从而控制绕组线圈中的电流,使其绕组线圈产生磁场,吸引转子连续运转。详细见图中提示; 

 霍尔元件对无刷直流电动机的控制过程

简单地说,直流无刷电机它是随着半导体技术不断成熟、而采SPWM和SVPWM技术,来代替了传统的永磁有刷直流电机的换向器而己。其它的工作原理完全一样。


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