三槽无刷直流电动机
三相交流电机和三相无刷电机
![三相交流电机和三相无刷电机](https://img.taocdn.com/s3/m/d8268e60905f804d2b160b4e767f5acfa0c7837c.png)
三相交流电机和三相无刷电机三相交流电机和三相无刷电机是现代工业中常见的电动机类型,它们在不同的应用场合中发挥着重要作用。
本文将从工作原理、优点和应用等方面对这两种电机进行介绍,希望读者能够对它们有更深入的了解。
三相交流电机是一种利用三相交流电源驱动的电动机。
它由定子和转子两部分组成。
定子上绕有三组互相位移120度的线圈,称为A、B、C相。
当交流电源通电时,由于相位差的存在,线圈中会产生旋转磁场。
而转子上的永磁体受到磁场的作用,会跟随磁场的旋转而旋转,从而驱动电机运行。
三相交流电机具有结构简单、可靠性高、效率高等优点,广泛应用于工业生产中。
而三相无刷电机是一种采用电子换向技术驱动的电机。
它与传统的有刷直流电机相比,无刷电机没有刷子与换向器,换向通过电子元件来实现。
无刷电机的转子上通常装有永磁体,定子则绕有三组线圈,同样称为A、B、C相。
通过适时地改变线圈的通电顺序,可以实现电机的正常运转。
三相无刷电机具有体积小、重量轻、寿命长、响应快等优点,在电动车、无人机等领域有着广泛的应用。
三相交流电机和三相无刷电机在工业生产中发挥着不同的作用。
三相交流电机通常用于大功率的工业设备,如电动机、风机、泵等。
它们能够提供稳定可靠的动力输出,适用于长时间、高负荷的运行环境。
而三相无刷电机则更适用于一些对体积和重量有较高要求的场合,如电动工具、家用电器等。
无刷电机的高效率和快速响应能力使其成为许多高性能设备的理想选择。
三相交流电机和三相无刷电机是现代工业中常见的电动机类型。
它们在工作原理、优点和应用等方面存在一定的差异,但都在各自的领域中发挥着重要作用。
通过深入了解它们的特点和应用,我们可以更好地选择和应用电机,提高生产效率,推动工业的发展。
希望本文对读者有所帮助,增加对这两种电机的认识。
3相直流无刷电动机
![3相直流无刷电动机](https://img.taocdn.com/s3/m/41a566d55ff7ba0d4a7302768e9951e79b896921.png)
3相直流无刷电动机一、引言3相直流无刷电动机是一种高效、可靠且广泛应用的电动机。
它由转子、定子、磁极和电子调节器等组成,通过电子调节器控制电流和电压,实现电机的启动、运行和停止等功能。
本文将详细介绍3相直流无刷电动机的原理、结构、工作原理以及应用领域。
二、原理与结构1. 原理3相直流无刷电动机基于电磁感应原理工作。
当电流通过定子线圈时,产生的磁场与转子上的永磁体磁场相互作用,产生力矩使电机旋转。
通过改变电流的方向和大小,可以控制电机的转速和转向。
2. 结构3相直流无刷电动机由转子、定子、磁极和电子调节器等组成。
•转子:转子是电动机的旋转部分,通常由永磁体组成。
永磁体的磁场与定子线圈的磁场相互作用,产生力矩使电机旋转。
•定子:定子是电动机的静止部分,通常由若干个定子线圈组成。
定子线圈通过通电产生磁场与转子上的永磁体磁场相互作用,产生力矩使电机旋转。
•磁极:磁极是连接转子和定子的部分,用于传递磁场。
通常由磁性材料制成,能够有效传递磁场。
•电子调节器:电子调节器用于控制电机的电流和电压,实现电机的启动、运行和停止等功能。
它通常由功率开关、控制电路和传感器等组成。
三、工作原理3相直流无刷电动机的工作原理如下:1.启动:电子调节器通电,控制电机的电流和电压。
当电流通过定子线圈时,产生的磁场与转子上的永磁体磁场相互作用,产生力矩使电机旋转。
2.运行:电子调节器根据需要控制电机的电流和电压,调节电机的转速和转向。
通过改变电流的方向和大小,可以控制电机的转速和转向。
3.停止:电子调节器停止供电,电机停止旋转。
四、应用领域3相直流无刷电动机广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:1.机械设备:3相直流无刷电动机常用于机械设备中,如机床、起重机、输送机等。
它们可以提供稳定的动力和精确的控制,提高设备的工作效率和精度。
2.汽车工业:3相直流无刷电动机在汽车工业中有广泛的应用。
它们可以用于驱动电动汽车、混合动力汽车和电动摩托车等,提供高效、低噪音的动力系统。
无刷直流电动机的运行特性
![无刷直流电动机的运行特性](https://img.taocdn.com/s3/m/6831e9cc050876323112128d.png)
无刷直流电动机的运行特性2009年10月14日无刷直流电动机的运行特性为简单起见,以表面式永磁体转子结构的两相导通三相星形六状态的无刷直流电动机为例进行分析,并进行如下假定:(1)气隙磁密在空间呈梯形波(或近似方波)分布。
(2)三相绕组对称,其对应的电路单元也完全一致。
(3)忽略电枢齿槽效应、电枢反应和换向过程等的影响。
对于表面式永磁体转子结构[见图6 2(a)或图6—8(a)]转子各方向磁路的磁阻基本上不随转子位置的变化而变化,所以定子相绕组的自感L和互感M均为常数。
这样,定字三相绕组的电压平衡方程为式中:p为微分算子,p—d/di ua ub uc 为定子相绕组电压;ia ib ic 为定子相绕组电流;ea eb ec 为定子相绕组感应电动势。
当三相绕组为Y连接且没有中线时,有根据式(6 5),可以得到如图6—9所示的无刷直流电动机的等效电路。
无刷直流电动机气隙磁密的波形如图6 10(a)所示。
当转子旋转速度为恒值时.定子每相绕组感应电动势的波形应该与气隙磁密波形一致,为简化分析.可将它近似为梯形波,如图6 10(b)所示。
为了减小转矩脉动,感应电动势波形的平顶宽度应大于120。
电角度,通常就把各相绕组的感应电动势看成是平顶宽度为120。
电角度的梯形波,并且各相感应电动单根导体在气隙磁场中的感应电动势为式中:la为电枢导体的有效长度;μ为导体的线速度,。
一等茅一等手;D为电枢内径;p为电机极对数;τ为极距设电枢绕组每相串联匝数为Nφ,每相绕组的感应电动势为梯形波气隙磁密的每极磁通为式中:“ai为计算极弧系数。
计算极弧系数a.是为了便于磁路的计算而引入的系数.定义为计算极弧宽度与极距的比值(或气隙磁密平均值与最大值的比值)。
比较式(6—6)与式(6 8),可得把式(6 9)代人式(6—7),可得从直流端看,任何时刻两相导通三相星形六状态的无刷直流电动机的感应电动势E都是两相绕组感应电动势的串联.所以有式中:ce为电动势系数,2.电枢电流不考虑开关器件动作的过渡过程,并忽略电枢绕组的电感,无刷直流电动机的电压平衡方程式可以简化为式中:U为直流电源电压;△U,为开关器件的管压降;J。
带霍尔传感器的三相无刷直流电机控制
![带霍尔传感器的三相无刷直流电机控制](https://img.taocdn.com/s3/m/26359de86c175f0e7dd137b4.png)
带霍尔传感器的三相无刷直流电机控制无刷直流电动机(BLDC),也称为电子换向电动机(ECM、EC 电动机)或同步直流电动机,是由直流电通过逆变器或开关电源供电的同步电动机,该同步电动机会产生交流电流来驱动各相通过闭环控制器控制电机。
控制器向控制电机速度和扭矩的电机绕组提供电流脉冲。
与有刷电机相比,无刷电机的优势在于高功率重量比、高速度和电子控制。
无刷电机在计算机外围设备(磁盘驱动器、打印机)、手持电动工具以及从模型飞机到汽车的车辆等地方都有应用。
该项目描述了如何使用GreenPAK? 控制三相无刷直流电机。
下面我们描述了了解解决方案如何编程以创建直流电机控制所需的步骤。
但是,如果您只是想得到编程的结果,XZGreenPAK Designer 软件查看已经完成的GreenPAK Design 文件。
将GreenPAK 开发套件插入您的计算机,然后点击程序来设计设备。
构造和运行原理BLDC 电机的结构和操作与交流感应电机和有刷直流电机非常相似。
与所有其他电机一样,BLDC 电机也由转子和定子组成(图1)。
BLDC 电机定子由叠层钢制成,用于承载绕组。
定子中的绕组可以按两种模式排列-星形图案(Y) 或三角形图案(Δ)。
两种模式之间的主要区别在于Y 模式在低RPM 时提供高扭矩,而? 模式在低RPM 时提供低扭矩。
这是因为在? 配置中,一半的电压施加在未驱动的绕组上,从而增加了损耗,进而增加了效率和扭矩。
BLDC 电机使用电气循环进行控制。
一个电循环有 6 个状态。
基于霍尔传感器的电机换向序列如图 2 所示。
BLDC 电机运行的基本原理与有刷直流电机相同。
对于有刷直流电机,反馈是使用机械换向器和电刷实现的。
在BLDC 电机中,使用多个反馈传感器实现反馈。
Z常用的传感器是霍尔传感器和光学编码器。
在三相BLDC 中,齿(极)数是3 的倍数,磁铁数是2 的倍数。
根据磁铁和齿的数量,每个电机具有不同数量的齿槽效应(即磁吸力)转子和定子)每转步数。
(word完整版)三相无刷直流电机系统结构及工作原理
![(word完整版)三相无刷直流电机系统结构及工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/e79bf8e2cc7931b764ce15d3.png)
三相无刷直流电机系统结构及工作原理2.1电机的分类电机按工作电源种类可分为:1.直流电机:(1)有刷直流电机:①永磁直流电机:·稀土永磁直流电动机;·铁氧体永磁直流电动机;·铝镍钴永磁直流电动机;②电磁直流电机:·串励直流电动机;·并励直流电动机;·他励直流电动机;·复励直流电动机;(2)无刷直流电机:稀土永磁无刷直流电机;2.交流电机:(1)单相电动机;(2)三相电动机.2.2 无刷直流电机特点·电压种类多:直流供电交流高低电压均不受限制。
·容量范围大:标准品可达400Kw更大容量可以订制.·低频转矩大:低速可以达到理论转矩输出启动转矩可以达到两倍或更高.·高精度运转:不超过1 rpm。
(不受电压变动或负载变动影响).·高效率:所有调速装置中效率最高比传统直流电机高出5~30%。
·调速范围:简易型/通用型(1:10)高精度型(1:100)伺服型。
·过载容量高:负载转矩变动在200%以内输出转速不变。
·体积弹性大:实际比异步电机尺寸小可以做成各种形状.·可设计成外转子电机(定子旋转)。
·转速弹性大:可以几十转到十万转。
·制动特性良好可以选用四象限运转。
·可设计成全密闭型IP-54IP-65防爆型等均可。
·允许高频度快速启动电机不发烫。
·通用型产品安装尺寸与一般异步电机相同易于技术改造.2.3 无刷直流电机的组成直流无刷电动机的结构如图2.1所示。
它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。
电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似,但没有笼型绕组和其他起动装置.其定子绕组一般制成多相(三相、四相、无相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成.图2.1 直流无刷电动机的结构原理图当定子绕组的某一相通电时,该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生的转矩,驱动转子旋转,再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号,去控制电子开关电路,从而使定子各相绕组按一定顺序导通,定子相电流随转子位置转子位置的变化而按一定的次序换相。
三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之六)——降低永磁无刷直流电动机齿槽转矩
![三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之六)——降低永磁无刷直流电动机齿槽转矩](https://img.taocdn.com/s3/m/17f5410816fc700abb68fcdf.png)
不等气隙 … 一 — . 颦 . =: 6 : l 0’ 0 0 } . 4 翘 1 . \ '均匀气隙 -转矩 比较
4 定 子 斜槽 、转 子斜 极 或 转 子磁 极 分 段 错 位 方 法
如前所 述 ,转 子每一 转 出现 的齿 槽转 矩基 波周
维普资讯
徽 电 机
中 图分 类 号 :T 6 M3 1 文献 标 志 码 :A 文章 编 号 :10 -8 8 20 )50 6 .5 0 1 4 (0 8 0 .0 60 6
三 相 无刷 直 流 电动 机分 数 槽 集 中绕组 槽 极 数 组 合 规 律 研 究 (载 六 连之) 。 降低 永磁 无刷 直 流 电动 机 齿 槽 转矩 的设 计 措 施
期等于定子槽数 和极数 的最小公倍数 Ⅳ ,即 c
一
个齿槽 转矩 基波周 期对 应 的机 械 角 =30/ 6 。
。
因此 ,如果定 子铁心斜槽角或转 子磁极斜极
k=3 0/ 6 N。
角 和 它相等 ,即可消 除齿槽 转 矩 的基 波 。 看 一个 整数 槽 的例子 。一 台 Z=1 、2 6 8 p: 、q
Ke r s rsls D oo;Fat n l l ;C g n l ru ;D s ywo d :B uhes C m t r rc o a s t og gs t o e ei i o i o tq n g
3 不等气隙方法
通 常设计 电 机 定 、转 子 之 间 为 均 匀 气 隙 ,磁
Ab t a t Re ucn o gn o q s o e o r a mp r nc n t e d sg fa PM r s l s tr . sr c : d i g c g i g tr ue i n fg e ti o a e i h e in o b u h e s mo o s
三相直流无刷电机
![三相直流无刷电机](https://img.taocdn.com/s3/m/b0f55f0430126edb6f1aff00bed5b9f3f80f7262.png)
三相直流无刷电机
一、三相直流无刷电机
三相直流无刷电机是由三相交流电动机经过改装后,在电路上加装电子开关,将调速器和开关组合,从而形成一种能够根据电路控制短路电流和短路电压从而调整电机转速的新型电机。
它具有功率大、效率高、可靠性好、使用寿命长、结构简单、可调速范围广等优点,被广泛应用于电梯、机床、医疗器械、饮料机、压缩机等领域的调速驱动、控制用途。
二、三相直流无刷电机的工作原理
三相直流无刷电机的工作原理是通过交流电源的输入,由调速器把电源输入转换成直流电源,从而调节电机的转速。
当调速器调节电压的时候,供电电压的变化会导致交流电机的转速发生变化,从而改变电机的转速,从而达到控制的目的。
三、三相直流无刷电机的结构
三相直流无刷电机的结构由交流电机、调速器、控制电路和散热装置组成,其中调速器通过电路控制调节交流电机的转速,控制电路可以控制调速器的输出电压,从而改变电机的转速,散热装置可以将电机运行时产生的热量散发出去,以保证电机的可靠性和稳定性。
三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之二)
![三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之二)](https://img.taocdn.com/s3/m/f723b0c90c22590102029d28.png)
合 一 。本 文 给 出 更 多 的 组 合 可 供 选 取 ,见 表 4 。 表 中先列 出单 元 电机 的基 本 组 合 ,然 后 是 由文 献 f ] 出可供 选取 的集 中绕组 Z p组合 。它 们是 基 6给 / 于这 些基本组 合 、多 个 基本 组 合单 元 电机 的数 据 , 即取 t ,2,3 =1 ,… ,的结果 ,所 以文献 [ ] 出 6给 的 Zp组合 ,它 们 各 自对 应 的单 元 电机 只 局 限于 / 基本 组合 范 围 内 ,而 本 文 分 析 结 果 ,可 供 选 取 构 成分 数槽集 中绕组 的单元 电机 z 。 合 已不 限于 。 组 基本组 合 ,如表 3黑 体字 的 Z p组 合都 是单元 电机 / 组 合 ,有 了许 多扩充 ,对 于一 个 极对 数 P,有更 多 的槽 数 z可 以选择 。这个扩充尤其对 z为奇 数更为 有 意义 。分 析 和实 践 表 明 ,z为 奇 数 的基 本 组 合 ,
维普资讯
三相兀刷直流 电动机分数槽集 l绕组槽极数组合 规律研究 { 1
日% } 自 ∞ t* § ≮ } l _ t 口 # 一 t 《 l’ 自# 鲁 ~ … ∞~ 静 # 斑 一
谭建成
一 % }
5 对 于每个 z列 ,最小可 选取 的 P,其 Z p组 ) /
合对 应 的单 元 电机 都 是 Z / 。=3 1 它 的 短距 系 。p /。
数 只有 086 .6 。 6 对于 每个 z列 ,最大可 选取 的 P ) ,其 Z p组 / 合对应 的单 元 电 机 都 是 / 。 / 。它 的短 距 系 p =3 2
三相无刷直流电机驱动电路
![三相无刷直流电机驱动电路](https://img.taocdn.com/s3/m/73b47314e3bd960590c69ec3d5bbfd0a7956d5c0.png)
三相无刷直流电机驱动电路三相无刷直流电机驱动电路是一种常用于工业和家电领域的电机驱动方案。
相比传统的有刷直流电机,无刷直流电机具有更高的效率、更低的噪音和更长的使用寿命。
本文将介绍三相无刷直流电机驱动电路的原理、特点以及应用领域。
一、无刷直流电机的原理无刷直流电机是一种基于电子换向技术的电机,其工作原理类似于传统的有刷直流电机。
无刷直流电机由转子、定子和电子换向器三部分组成。
转子是由永磁体组成的,定子则是由多相绕组组成的。
电子换向器根据转子位置和速度信息,通过控制电流的方向和大小,实现电机的高效运转。
三相无刷直流电机驱动电路主要由功率电子器件、驱动电路和控制器三部分组成。
功率电子器件通常采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管),用于控制电流的通断和方向。
驱动电路负责产生适当的驱动信号,将控制器输出的信号转化为功率电子器件所需的控制信号。
控制器是电机控制系统的核心,负责根据转子位置和速度信息,产生适当的控制信号,并将其送至驱动电路。
三、三相无刷直流电机驱动电路的特点1. 高效率:无刷直流电机由于无需通过电刷和换向器,减少了能量损耗,提高了电机的效率。
在工业和家电领域,高效率是提高设备性能的关键因素之一。
2. 低噪音:无刷直流电机在工作过程中,没有机械接触和摩擦,因此噪音较低。
这使得无刷直流电机在一些对噪音要求较高的场合得到了广泛应用,比如家电领域的洗衣机和吸尘器等。
3. 高可靠性:由于无刷直流电机没有电刷和换向器等易损件,因此具有更长的使用寿命和更高的可靠性。
这使得无刷直流电机在一些对设备寿命要求较高的场合得到了广泛应用,比如工业自动化领域的机床和机械手等。
4. 精确控制:由于控制器可以根据转子位置和速度信息进行精确控制,因此无刷直流电机具有较好的速度和转矩响应特性。
这使得无刷直流电机在一些对运动控制要求较高的场合得到了广泛应用,比如机器人、无人机和电动汽车等。
无刷直流电机极槽数
![无刷直流电机极槽数](https://img.taocdn.com/s3/m/d20ef3c303d276a20029bd64783e0912a2167c2e.png)
无刷直流电机极槽数无刷直流电机极槽数是一个关键的设计参数,它对电机的性能、效率和尺寸都有重要影响。
在设计和选择无刷直流电机时,了解极槽数的概念、影响因素以及如何选择合适的极槽数是非常重要的。
本文将对无刷直流电机的极槽数进行深入探讨。
一、极槽数的概念无刷直流电机的极槽数指的是电机定子上的磁极数和转子上的槽数之间的配合关系。
其中,磁极数是定子绕组产生的磁场的极对数,槽数则是转子铁芯上的槽的数量。
极槽数的配合关系决定了电机的电磁性能,如反电动势波形、转矩波动等。
二、极槽数的影响因素1.反电动势波形:极槽数的配合关系会影响电机的反电动势波形。
合适的极槽数可以使反电动势波形更接近正弦波,降低谐波含量,提高电机的运行效率。
2.转矩波动:极槽数的选择也会影响电机的转矩波动。
合适的极槽数可以减小转矩波动,提高电机的运行平稳性。
3.噪音和振动:不合适的极槽数可能导致电机运行时产生较大的噪音和振动。
通过选择合适的极槽数,可以降低噪音和振动,提高电机的舒适性。
4.电机尺寸和成本:极槽数的选择也会影响电机的尺寸和成本。
一般来说,极槽数越多,电机尺寸越大,成本也越高。
因此,在选择极槽数时需要权衡性能、尺寸和成本等因素。
三、如何选择合适的极槽数选择合适的极槽数需要考虑电机的具体应用场景和需求。
以下是一些建议:1.对于要求高效率、低噪音和低振动的应用,可以选择较多的极槽数,以获得更接近正弦波的反电动势波形和更小的转矩波动。
2.对于要求小尺寸和低成本的应用,可以选择较少的极槽数,以减小电机尺寸和降低成本。
但需要注意的是,过少的极槽数可能导致反电动势波形谐波含量较高,转矩波动较大,噪音和振动也可能增加。
3.在某些特定应用场景中,如电动汽车、无人机等,可能需要根据电机的具体结构和控制系统的要求进行极槽数的选择。
这些应用场景通常对电机的性能有较高的要求,因此需要进行详细的电磁设计和优化。
综上所述,无刷直流电机的极槽数是一个关键的设计参数,它影响着电机的性能、效率和尺寸。
(完整版)三相无刷直流电机系统结构及工作原理
![(完整版)三相无刷直流电机系统结构及工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/829b27fbf46527d3250ce003.png)
三相无刷直流电机系统结构及工作原理2.1电机的分类电机按工作电源种类可分为:1.直流电机:(1)有刷直流电机:①永磁直流电机:·稀土永磁直流电动机;·铁氧体永磁直流电动机;·铝镍钴永磁直流电动机;②电磁直流电机:·串励直流电动机;·并励直流电动机;·他励直流电动机;·复励直流电动机;(2)无刷直流电机:稀土永磁无刷直流电机;2.交流电机:(1)单相电动机;(2)三相电动机。
2.2无刷直流电机特点·电压种类多:直流供电交流高低电压均不受限制。
·容量范围大:标准品可达400Kw更大容量可以订制。
·低频转矩大:低速可以达到理论转矩输出启动转矩可以达到两倍或更高。
·高精度运转:不超过1 rpm.(不受电压变动或负载变动影响)。
·高效率:所有调速装置中效率最高比传统直流电机高出5~30%。
·调速范围:简易型/通用型(1:10)高精度型(1:100)伺服型。
·过载容量高:负载转矩变动在200%以内输出转速不变。
·体积弹性大:实际比异步电机尺寸小可以做成各种形状。
·可设计成外转子电机(定子旋转)。
·转速弹性大:可以几十转到十万转。
·制动特性良好可以选用四象限运转。
·可设计成全密闭型IP-54IP-65防爆型等均可。
·允许高频度快速启动电机不发烫。
·通用型产品安装尺寸与一般异步电机相同易于技术改造。
2.3无刷直流电机的组成直流无刷电动机的结构如图2.1所示。
它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。
电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似,但没有笼型绕组和其他起动装置。
其定子绕组一般制成多相(三相、四相、无相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。
图2.1 直流无刷电动机的结构原理图当定子绕组的某一相通电时,该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生的转矩,驱动转子旋转,再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号,去控制电子开关电路,从而使定子各相绕组按一定顺序导通,定子相电流随转子位置转子位置的变化而按一定的次序换相。
无刷直流电动机相数_槽数及绕组连接方式的选择
![无刷直流电动机相数_槽数及绕组连接方式的选择](https://img.taocdn.com/s3/m/6de86508227916888486d747.png)
1 李忠杰等. 逆变器供电交流电机相数选择[J ]. 微特电机, 1992; (5) : 17~ 21
2 杨亮泽. 对三相及四相单极无刷永磁电机驱动评价[J ]. 电机制 造商, 电机风机专辑, 1998
3 张琛. 直流无刷电机原理及应用 [M ]. 北京: 机械工业出版社, 1992
相以上的相数用得较少。 绕组相数选择应该考虑到: 绕组的利用程度、
电子开关电路的复杂程度及成本、转矩脉动及电子 元件应力等, 根据不同的使用条件来综合决定相 数。 2. 1 绕组利用程度
在有刷直流电动机运行的任何时刻绕组里所 有导体都通电, 除换向元件外, 都产生转矩。而在无 刷直流电动机运行时绕组是依次一相一相通电 (或 几相通电) 产生转矩, 从这个角度看, 相数越多, 绕 组利用程度越低。文献[ 2 ]给出两台三相及四相单 极型无刷直流电机对比, 两台电机具有相同的尺 寸、电压、控制电路布局及铁耗, 四相电机转矩密度 大9% , 用铜量增加36%。 2. 2 电子线路复杂程度及成本
永磁无刷直流电机专辑
无刷直流电动机相数、槽数及绕组连接方式的选择
李忠杰1 琚晶淼2
(合肥工业大学, 安徽 合肥 230009; 荣事达电机有限公司, 安徽 合肥 230041)
The M ethod of Selecting Pha se, Slot Num ber and W ind ing Connection Type of Brushless DC M otor
=
3 10
即 d = 10, c= 3, 每相绕组彼此位移3个槽, 符合对
称条件。三相绕组排列分配如下:
A
1
23
3
10 113 12
三相无刷直流电机基本知识和控制方法
![三相无刷直流电机基本知识和控制方法](https://img.taocdn.com/s3/m/955a135ceff9aef8941e06cd.png)
主要内容一、几个术语解释(极对数、相数、电角度、电角频率、相电压、线电压、反电动势)二、无刷直流电机的运行原理(运行原理、数学模型)三、无刷直流电机的基本控制方法(各参数相互关系、换流过程与换流模式)四、车用无刷直流电机及其控制系统(基本控制、弱磁控制)•极对数():电机转子中N-S 极的对数,2,3,4,……•相数():电机绕组个数,3,6,12,……•电角度()/机械角度():•电角频率()/机械角频率():•电角频率与电机转速():•极(2p )槽(Z )配合:Z/2p•相电压:电机相绕组对电机中性点电压•线电压:电机两相绕组之间电压•反电动势:电机到拖时某一转速下对应电机线电压峰值e θΩe ωθp 2m n θθ⋅=p e Ω⋅=p eωp n e ω60=⎰=dt e e ωθ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙dU 1T 5T 3T 4T 6T 2T 1D 3D 5D 4D 6D 2D oa i bi c i ae be ce d C A BC无刷直流电机的组成♦无刷直流电机组成部分:电机本体、位置传感器、电子开关线路;♦电机本体在结构上与永磁同步电动机相似;♦电子开关线路由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两部分组成;♦电子开关线路导通次序是与转子转角同步的,起机械换向器的换向作用。
+-ABCA ’B ’C ’1V 2V 3V 位置传感器无刷直流电机电子开关线路120度导通时转子位置与电流换相关系a) 0度(换相前)b) 0度(换相后)c) 60度(换相前)d) 60度(换相后)e) 120度(换相前)f) 120度(换相后)A'A B'BC'CC'B'A A B'CC'BA 'A B'C'A CB 'B'C A 'A C 'BB'C A 'A C'BA 'C Ba)b)c)d)e)f)rωrωrωrωrωrωsθsθo60o 60o 120o120HALL 状态与PWM 、三相反电势和三相相电流的对应关系a PWM bPWM cPWM aHall b Hall cHall tωt ωtω61T T 23T T 43T T 45T T 65T T 21T T 61T T a i b i ci tωt ωtω61T T 23T T 43T T 45T T 65T T 21T T 61T T a e be ce tωt ωtω101100110010011001101120无刷直流电机的电流和感应电动势具有以下特点:(1)感应电动势为三相对称的梯形波,其波顶宽为(2)电流为三相对称的方波;(3)梯形波反电势与方波电流在相位上严格同步。
三相直流无刷电机原理
![三相直流无刷电机原理](https://img.taocdn.com/s3/m/dbdb3e23453610661fd9f402.png)
深圳中科机电有限公司三相直流无刷电机原理
直流无刷电动机原理:无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品.电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。
电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。
驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。
普通直流电机的磁场做定子,给转子通电,所以必须用电刷给转子通电。
直流无刷电机正好反过来,定子做成线圈,转子做成永磁体,靠定子磁场吸引转子永磁体旋转,所以不需要给转子通电,也就不需要碳刷了。
换相的时候,检测转子位置,通过电子换向根据转子永磁体地位置改变定子磁场的方向吸引永磁体旋转。
取消了碳刷,效率高,寿命长,功率-体积比高,噪音小。
但是永磁体采用稀土合金制造,成本较高,还需要额外的电子换向器控制,所以成本比直流电机更高。
由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。
中小容量的无刷直流电动机的永磁体,现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。
因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
稀土永磁无刷直流电动机以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现出优势。
三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之七)多极分数槽集中绕组无刷电机霍尔传感
![三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之七)多极分数槽集中绕组无刷电机霍尔传感](https://img.taocdn.com/s3/m/b35d44e8524de518964b7d94.png)
谭 建 成
( 广州 电器科学研究院 ,广州 500 ) 130
摘
要 :分析 了分 数槽 集 中绕组 无 刷 电机 在 常 用 的三 相全 波 工 作 方 式 下霍 尔传 感 器 位 置确 定 的
1 锁 存 型 霍 尔 集成 电路输 出特 性 与极 性 的约 定
现在 ,在 无刷 电机 采 用 作 为位 置 传 感 器 的霍 尔 电路大 多数 是 开关 型 霍 尔 集 成 电路 ,特 别 是 锁 存型 (a hd 霍 尔集 成 电路 。锁 存 型 霍 尔 集 成 1ce ) t
电路典 型 的输 出特性 见 图 1 。大多 数 生产 厂 家对 霍
方 法。分 析表 明,分数槽 集 中绕 组每个 单元 电机 内都 可 以找到 6个霍 尔传 感器 的特 异点 位置 ,它 们 对正定 子铁 心 的槽 中线或 齿 中线。 其 分 布规 律 与单 元 电机 的槽 数 或 极 数 是 奇数 还 是 偶 数、绕 组 是双层 还是 单层 相关 。
关键词 :无刷 直流 电动机 ;分 数槽 ;集 中绕 组 ;霍 尔传 感器 ;位 置
0 引 言
除非 是 采 用 无 传 感 器 控 制 方 式 ,大 多 数 无 刷 电机 需要 在 其 内部 放 置 转 子 位 置 传 感 器 ,为 控 制 器提 供 电子 换 相 所 需 的换 相 点 信 号 。位 置 传 感 器
的摆 放对 于 整 数 槽 电机 较 为 直 观 ,而对 于 分 数 槽
规定 、主 电 机 定 转 子 结 构 、定 子 绕 组 结 构 ( 相 如
带 、线 圈绕 向 、短 距 多 少 、双 层 或单 层 等 ) 、主 电 机转子 与传 感 器 转 子 相 对 位 置关 系 ,以及 控 制 器 逻 辑设计 等 ,所 以必须先 行 约定 。
无刷直流电机
![无刷直流电机](https://img.taocdn.com/s3/m/5d8c44df28ea81c758f57816.png)
三、无刷直流电机的工作原理
1.机械结构(无刷)
普通直流电动机的电枢在转子上,而定子产生固 定不动的磁场。为了使直流电动机旋转,需要通过换 向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向,使两个 磁场的方向始终保持相互垂直,从而产生恒定的转矩 驱动电动机不断旋转。无刷直流电动机为了去掉电刷 ,将电枢放到定子上去,而转子制成永磁体,这样的 结构正好和普通直流电动机相反。
10
光电式位置传感器 (利用光电效应)
固定在定子上的几个光电耦合开关 和固定在转子轴上的遮光盘所组成每只 光电耦合开关是由相互对着的红外发光 二极管(或激光器)和光电管(光电二极管 , 三极管或光电池)所组成。 红外发光二极管(或激光器)通上电 后, 发出红外光(或激光); 当遮光盘 随着转轴转动时,光线依次通过光槽( 孔), 使对着的光电管导通, 相应地产 生反应转子相对定子位置的电信号, 经放大后去控制功率晶体管, 使相应 的定子绕组切换电流。 光电式位置传感器产生的电信号一 般都较弱, 需要经过放大才能去控制 功率晶体管。但它输出的是直流电信号 , 不必再进行整流。
位 置 检 测 器
霍尔式(霍尔元件) 无位 置传 感器 检测 (控制算法) 反电动势检测
续流二极管工作状态检测
定子三次谐波检测 瞬时电压方程法
电磁式位置传感器 (利用电磁效应)
定、转子磁芯均由高频导磁 材料(如软磁铁氧体)制成。
定子有6个级,间隔的三 个极为同一绕组,接高频电 源,作为励磁极,其他为感 应极,作为输出端。 电机运行时,输入绕组 中通以高频激磁电流,当转 子扇形磁芯处在输出绕组下 面时,输入和输出绕组通过 定、转子磁芯耦合,输出绕 组中则感应出高频信号,经 滤波整形和逻辑处理后,即 可控制逆变器开关管。
三相无刷直流电机原理和控制方法
![三相无刷直流电机原理和控制方法](https://img.taocdn.com/s3/m/4a722391680203d8ce2f24a8.png)
主要内容一、几个术语解释(极对数、相数、电角度、电角频率、相电压、线电压、反电动势)二、无刷直流电机的运行原理(运行原理、数学模型)三、无刷直流电机的基本控制方法(各参数相互关系、换流过程与换流模式)四、车用无刷直流电机及其控制系统(基本控制、弱磁控制)•极对数():电机转子中N-S 极的对数,2,3,4,……•相数():电机绕组个数,3,6,12,……•电角度()/机械角度():•电角频率()/机械角频率():•电角频率与电机转速():•极(2p )槽(Z )配合:Z/2p•相电压:电机相绕组对电机中性点电压•线电压:电机两相绕组之间电压•反电动势:电机到拖时某一转速下对应电机线电压峰值e θΩe ωθp 2m n θθ⋅=p e Ω⋅=p eωp n e ω60=⎰=dt e e ωθ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙dU 1T 5T 3T 4T 6T 2T 1D 3D 5D 4D 6D 2D oa i bi c i ae be ce d C A BC无刷直流电机的组成♦无刷直流电机组成部分:电机本体、位置传感器、电子开关线路;♦电机本体在结构上与永磁同步电动机相似;♦电子开关线路由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两部分组成;♦电子开关线路导通次序是与转子转角同步的,起机械换向器的换向作用。
+-ABCA ’B ’C ’1V 2V 3V 位置传感器无刷直流电机电子开关线路120度导通时转子位置与电流换相关系a) 0度(换相前)b) 0度(换相后)c) 60度(换相前)d) 60度(换相后)e) 120度(换相前)f) 120度(换相后)A'A B'BC'CC'B'A A B'CC'BA 'A B'C'A CB 'B'C A 'A C 'BB'C A 'A C'BA 'C Ba)b)c)d)e)f)rωrωrωrωrωrωsθsθo60o 60o 120o120HALL 状态与PWM 、三相反电势和三相相电流的对应关系a PWM bPWM cPWM aHall b Hall cHall tωt ωtω61T T 23T T 43T T 45T T 65T T 21T T 61T T a i b i ci tωt ωtω61T T 23T T 43T T 45T T 65T T 21T T 61T T a e be ce tωt ωtω101100110010011001101120无刷直流电机的电流和感应电动势具有以下特点:(1)感应电动势为三相对称的梯形波,其波顶宽为(2)电流为三相对称的方波;(3)梯形波反电势与方波电流在相位上严格同步。
三相无刷直流电机驱动电路
![三相无刷直流电机驱动电路](https://img.taocdn.com/s3/m/d2248ef5db38376baf1ffc4ffe4733687e21fc2f.png)
三相无刷直流电机驱动电路三相无刷直流电机驱动电路是一种常见的电机控制方式,它通过无刷直流电机控制器将三相交流电转换为直流电,从而驱动电机运行。
本文将介绍三相无刷直流电机驱动电路的原理和应用。
一、三相无刷直流电机驱动电路的原理三相无刷直流电机驱动电路主要包括功率电源、直流电机、无刷直流电机控制器和速度反馈装置等组成部分。
1. 功率电源:提供电机运行所需的电能,一般为交流电源。
2. 直流电机:三相无刷直流电机是一种特殊的电机类型,具有高效率、大功率密度和长寿命等优点,广泛应用于工业自动化领域。
3. 无刷直流电机控制器:是三相无刷直流电机驱动电路的核心部件,主要负责将交流电转换为直流电,并通过控制电流和电压的方式,实现电机的转速和转向控制。
4. 速度反馈装置:用于检测电机的转速和位置信息,并将反馈信号传输给无刷直流电机控制器,以实现闭环控制,提高电机的稳定性和精度。
三相无刷直流电机驱动电路的工作原理可以分为两个阶段:换向和电流控制。
1. 换向:在电机正常运行过程中,电机转子的位置需要根据三相交流电的信号进行换向。
无刷直流电机控制器通过检测转子位置信息,控制相应的功率晶体管开关,从而实现换向操作。
2. 电流控制:在换向之后,无刷直流电机控制器根据转子位置信息,通过PWM(脉宽调制)技术控制电流大小和方向,从而控制电机的转速和转向。
三、三相无刷直流电机驱动电路的应用三相无刷直流电机驱动电路具有广泛的应用前景,在许多领域都有着重要的作用。
1. 工业自动化:三相无刷直流电机驱动电路广泛应用于工业自动化生产线中,用于控制机械臂、输送带、风机等设备的运动。
2. 电动车辆:三相无刷直流电机驱动电路也被广泛应用于电动车辆中,用于控制车辆的动力系统,实现高效、环保的交通方式。
3. 家电产品:三相无刷直流电机驱动电路还可以应用于家电产品中,如洗衣机、冰箱、空调等,提高产品的性能和使用寿命。
4. 机器人技术:随着机器人技术的发展,三相无刷直流电机驱动电路也被广泛应用于机器人的关节驱动系统,实现机器人的灵活运动和高精度控制。
三相无刷直流电机控制系统设计的开题报告
![三相无刷直流电机控制系统设计的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b1122be3b8f3f90f76c66137ee06eff9aef84919.png)
三相无刷直流电机控制系统设计的开题报告一、背景介绍无刷直流电机是一种电动机,其优点包括高效率、高功率、高转矩、高转速、低噪音、长寿命等;同时,由于其数字化控制,可以实现诸如速度调节、位置控制等复杂的运动控制,因此得到了广泛的应用,特别是在机械自动化、机器人、航空航天等高精度领域。
二、研究内容本文主要研究三相无刷直流电机控制系统的设计,包括硬件和软件两个方面。
具体内容如下:1.硬件设计在硬件设计方面,首先需要选用合适的电机、电机驱动器以及控制器。
其中,电机需要满足高功率、高效率、高转矩等要求;电机驱动器需要具有高精度、高可靠性、低噪音、低功耗等特点;控制器需要能够提供丰富的控制接口、快速响应、良好的稳定性等。
同时,本文还需要进行电路设计,包括电源电路、电流检测电路、PWM输出电路等。
其中,电源电路需要满足电机和控制器的电源供应要求;电流检测电路需要利用电机输出电流进行反馈控制;PWM输出电路需要实现高频率、高精度的PWM波输出,以控制电机的转速和转向等。
2.软件设计在软件设计方面,本文主要需要进行嵌入式程序设计。
具体而言,需要实现以下功能:(1)传感器采集,包括电机转速、输出电流、温度等参数的采集;(2)控制算法设计,根据采集的电机参数,通过PID算法等对电机进行控制;(3)通信接口设计,实现与上位机的通信接口,以便于实时监测电机运行状态、修改参数等。
三、研究意义三相无刷直流电机控制系统是一种新兴的运动控制方式,由于其高效率、高精度、低噪音等特点,被广泛应用于机械自动化、机器人、航空航天等领域。
本文研究三相无刷直流电机控制系统的设计,可以进一步提高电机驱动器的控制精度、响应速度和稳定性,为这些应用提供更好的技术支持。
四、研究方法本文将采用实验研究和数据分析相结合的方法,首先在实验室中搭建三相无刷直流电机控制系统,对其硬件和软件进行详细的测试和优化,然后通过数据分析,对系统的性能进行评估和比较。
五、预期成果本文预期可以完成三相无刷直流电机控制系统的设计和实现,包括硬件和软件两个方面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
中图分类号:T M36+1 文献标志码:A 文章编号:100126848(2009)0320036203三槽无刷直流电动机吕学文,吕瑰丽,范 瑜(北京交通大学电气工程学院,北京 100044)摘 要:介绍了分数槽无刷直流电动机的优点,分析了三槽无刷直流电动机的特点、结构、控制系统与工作原理和控制方法等。
实验结果表明,系统的硬件及控制策略设计合理,具有良好的运行性能。
关键词:无刷直流电机;反电势法;实验Three 2teeth Slotted Brushless D i rect Curren tM otorLV Xue 2wen,LV Gui 2li,F AN Yu(Electrical Engineering School of Beijing J iaot ong University,Beijing 100044,China )Abstract:The advantage of fracti onal sl otted brushless direct current mot or (BLDC Mot or )was intr o 2duced .Characters of three 2teeth sl otted BLDC mot or were analyzed .The structure,operati on p rinci p leand contr ol strategy of contr ol syste m were researched .It was shown that the hardware and contr ol strate 2gy of this syste m were reas onable and good running perf or mance .Key W ords:B rushless DC mot or;Back E MF method;Ex peri m ent收稿日期:20082032050 引 言无刷直流电动机(BLDC M )既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好的特点,故在当今国民经济的诸多领域,如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺以及家用电器等方面的应用日益普及。
在有些领域,如家用小电器、电动玩具等,出于成本和制造工艺的考虑,希望所用电机越简单越好,因此三槽直流电机曾经风靡一时,但是由于传统的直流电机都采用电刷机械方法换向,因此会产生火花和电磁干扰,使电机寿命短,限制了其应用。
文献[1]中提及的三槽无刷直流电机的方案给人们很大启发。
三槽无刷直流电机既具备三槽直流电机的结构简单和制造方便的特点,又可以避免其机械换向产生的火花、电磁干扰等缺点,改善了其性能,扩大了其应用领域。
1 分数槽电机设电机总槽数为z ,极对数为p ,相数为m ,则每极每相槽数为:q =z2m p(1)q 为整数,则为整数槽绕组;q 为分数,则为分数槽绕组。
本文所讨论的三槽无刷直流电机中,z =3,p =1,m =3,则:q =z 2m p =32×3×1=12(2)故三槽无刷直流电机属于分数槽电机的一种。
采用分数槽的主要优点是:(1)电枢冲片的齿槽数减少,便于电枢冲片和铁心的制作;(2)每个齿上绕制一个集中线圈,从而可采用自动绕线机绕制,可以显著地提高劳动生产率,降低电动机的制造成本;(3)能显著地缩短电枢线圈的端部长度,节省铜材,并减小电枢漏抗,增加电动机的出力,提高灵敏度和效率;(4)减小齿槽效应引起的转矩脉动[2]。
2 三槽无刷直流电动机211 电机本体有的应用场合,如剃须刀、录音机、小玩具、内置式血泵等,主要从电机的的体积和电磁功率两个方面去考虑电机本体的设计。
从无刷直流电机的设计角度来讲,在电磁负荷一定时,电动机的体积随电动机电磁功率的增加而增加,随电动・63・微电机2009年第42卷第3期机转速的增加而减少。
输出同一功率时,电动机体积与额定转矩的大小成正比,也就是说当电动机转速越低(即额定转矩越大),电动机的体积也越大,反之,转速越高(即额定转矩越小),则体积也越小。
而对于同一功率和同一转速的电动机,电动机的电磁负荷取得越高,则电动机的主要尺寸越小,材料越省[3]。
电磁负荷指电动机的电负荷A 和磁负荷B 。
电负荷A 的提高表示电枢槽内导线的增加,磁负荷B 的提高表示通过定子齿部磁能的增加,这些将分别引起定子槽面积和齿截面的不够。
通常情况下,6槽是无刷直流电机中槽数最少的情况,但是鉴于应用场合的特殊性,还可以进一步减少齿槽数为3槽。
由于减少了齿数,所余下的空间可作为槽来安放绕组,于是就可以增加电负荷,从而增加电机的功率。
反过来说,在相同的功率下,采用三槽可以进一步减少电机的体积。
选用较高的磁负荷B 后,将增加定子铁心的饱和程度,特别是高速时定子齿中的饱和更为强烈,限制了功率密度的进一步提高;同时由于单位体积的铁耗近似与磁感应强度的平方成正比,导致电机的铁耗增加,效率降低,也使电机的温升增高。
将电机定子改为三槽的设计,可以解决这些问题。
所设计的三槽无刷直流电机的示意图如图1所示。
其中图(a )是直接在齿上绕一个集中绕组。
这种方式可以用机绕,特点是加工方便,但是对电机来说,转矩脉动相对较大一些。
图(b )是两个齿上绕一个绕组。
这种方式转矩脉动相对较小,但是加工不方便。
本文所制作的三槽无刷直流电机的样机采用的是图(a )所示的方案,转子采用烧结钕铁硼制作,定子采用铁氧体制作,定子外径35mm ,内径14mm ,齿高415mm ,齿宽8mm ,每相导体数80,转子铁心有效长度14mm ,电负荷为68124A /c m ,磁负荷为112T,定子三相Y 型联接。
样机的定子部分实物图及尺寸对比图如图2所示。
图1 三槽无刷直流电机示意图图2 三槽无刷直流电机定子212 电机驱动因为所设计的三槽无刷直流电机的体积要尽量小,不宜采用机械转子位置传感器,故采用基于反电势的无传感器的控制方案。
最常见的两相导通星形三相六状态工作方式,除了换向瞬间外,在任意时刻,电机总有一相处于断电状态。
由图3可见,当断电相绕组的反电势(E a 、E b 、E c )过零点之后,再经过30°电角度,就是该相相电流(i a 、i b 、i c )的换相点。
因此,只要检测出各相绕组反电势的过零点,就可以确定电机的转子位置和下次换流的时间。
图3 理想情况下三相反电势与相电流波形检测过零点是基于端电压的方法。
这种方法中电路是通过检测三相绕组输出端对电源负极的电压来检测反电势过零点的。
其反电势方程为:e a =u a0-13(u a0+u b0+u c0)e b =u b0-13(u a0+u b0+u c0)e c =u c0-13(u a0+u b0+u c0)(4)在实际检测电路中,需要将端电压u a0、u b0、u c0分压后,经滤波得到检测信号U a0、U b0、U c0,其主电路和检测电路如图4所示。
本系统采用T MS320LF2407A 进行控制。
检测到的反电势送到DSP 控制器的ADC 模块,经相应的算法计算后判断是否过零点,并由EV 模块的P WM 引脚输出一定频率的P WM 波形,控制各开关管的通断,从而对电机进行调速控制。
无刷直流电机驱动电路框图如图5所示。
・73・三槽无刷直流电动机 吕学文,等反电势法下无刷直流电机的起动比较特殊,主要原因是当电机在静止或者是低速运行时,反电势为零或者太小,因而无法利用。
过去一般采用专门的启动电路,使电机以他控变频方式启动,当电机具有一定的初速度和电动势后,再切换到自然变频状态。
在采用DSP 控制后,可以通过编程实现:先使某相通电一段时间间隔,然后再换一相通电一段时间间隔,经过两次定位后,电机转子的位置便到达了指定相所在位置了(这种定位方法称为两步定位法),然后开始启动,在采样得到的反电动势低于某数值时,输出P WM 波形的频率按一定加速度逐渐加速,当反电动势达到一定值时,切换到P WM 的计算函数即可。
这个过程称为三段式启动,包括转子定位、加速和运行状态切换三个阶段。
3 实验结果A 相相电流波形如图6所示。
B 、C 两相的电流波形与之相似,相位相差120°电角度。
每相电流在平顶中部会有一小段尖峰,这是因为其他相正在换向。
由于电机绕组电感的存在,而换向时电感两端的电压是不同的,这样导致电流上升相和电流下降相的变化有快有慢,从而会产生尖峰。
这个尖峰会造成一定的转矩脉动,称为换向转矩脉动。
所得到的电机端电压波形如图7所示。
三槽无刷直流电机理论上的转矩脉动应该与六槽的相同。
本文中由于实验样机的制作工艺及所选的电机定子绕组方案的原因,转矩脉动相对较大,这是可以通过提高加工精度和改变绕组方案加以改善的。
从实验结果上看,三槽无刷直流电机及其控制系统可以稳定运行,但三槽无刷直流电机的加工工艺还有待于进一步提高。
4 结 论本文在考虑分数槽无刷直流电机的优点基础上,进一步缩减无刷直流电机的齿槽数,研究了三槽无刷直流电机的特点,并探讨了两种方案的优缺点,制作了其中一种的样机及其驱动控制电路并进行了相关实验。
本系统采用基于DSP 的无位置传感器控制方式驱动电路具有简单、可靠、启动方便的优点,而三齿槽无刷直流电机体积较小、制作简单、成本较低,所以本系统对实际的产品设计具有一定的指导意义。
三槽无刷直流电机具有广阔的应用前景,但同时也有一些加工工艺方面的问题仍需深入研究。
参考文献[1] Nicola Bianchi,Silveri o Bol ognani,Fabi o Luise .High S peed DriveUsing a Sl otless P M Mot or [J ].Po wer Electr onics,I EEE Transac 2ti ons on Volu me 21,Issue 4,July 2006Page (s ):108321090.[2] 叶金虎.无刷直流电机的设计(I V )[J ].微特电机,2005,(4):44245.[3] 张琛.直流无刷电动机原理及应用(第2版)[M ].北京:机械工业出版社,2004.作者简介:吕学文(1982-),男,硕士研究生,从事无刷直流电机及其控制方面的研究。
・83・微电机2009年第42卷第3期。