音响|无刷直流电机最强科普(收藏版)( 三 )

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 , 必须顺序地给定子绕组通电 , 并且必须知道转子的位置(即转子的北极和南极)才能精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 。
(2)无刷直流电机的工作原理顾名思义 , 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 。

BLDC电机运转示意图
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 。

一对极和两对极的 BLDC 电机运行动图
无刷直流电机有三种配置:单相 , 两相和三相 。 其中 , 三相BLDC是最常见的一种 。
(3)无刷直流电机的驱动方法无刷直机电机的驱动方式按不同类别可分多种驱动方式 , 它们各有特点 。
按驱动波形:方波驱动 , 这种驱动方式实现方便 , 易于实现电机无位置传感器控制;
正弦驱动:这种驱动方式可以改善电机运行效果 , 使输出力矩均匀 , 但实现过程相对复杂 。 同时 , 这种方法又有SPWM和SVPWM(空间矢量PWM)两种方式 , SVPWM的效果好于SPWM 。
(4)无刷直流电机的优点与局限性优点:
?高输出功率
?小尺寸和重量
?散热性好、效率高
?运行速度范围宽
?低电噪声
?高可靠性和低维护要求
?高动态响应
?电磁干扰少
局限性:
?控制该电机所需的电子控制器很昂贵
?需要复杂的驱动电路
?需要额外的位置传感器(FOC不用)
(5)无刷直流电机的应用无刷直流电机广泛用于各种应用需求 , 例如工业控制 , 汽车 , 航空 , 自动化系统 , 医疗保健设备等领域中的各种负载 , 恒定负载和定位应用 。
工业控制领域
近些年 , 由于无刷直流电机大规模的研发和技术的逐渐成熟 , 其驱动系统在工业生产中的分布范围也随之扩大 , 已逐步成为工业用电机的发展主流 。 围绕降低生产成本和提高运行效率而展开的研究与尝试已取得显著的效益 , 各大厂商也提供不同型号的电机以满足不同驱动系统的需求 。 现阶段在纺织、冶金、印刷、自动化生产流水线、数控机床等工业生产方面 , 无刷直流电机都有涉猎 。