一體化電機是一種特殊的電機,由于其結構緊湊、效率高、運行平穩等特點(diǎn),在現代電子設備制造業(yè)中得到廣泛應用。其中,無(wú)刷直流電機由電機本體和驅動(dòng)器組成,是典型的機電一體化產(chǎn)品。無(wú)刷電機是指沒(méi)有電刷和換向器(或集電環(huán))的電機,又稱(chēng)無(wú)換向器電機,使用頻率較高。本文將以直流無(wú)刷電機的工作原理為主題,對其進(jìn)行詳細介紹。
一、直流無(wú)刷電機(BLDC)工作原理
考慮以下在定子A、B和C中安裝三個(gè)繞組的步驟。讓用單個(gè)磁鐵替換轉子以使事情更容易理解。
當電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí),會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng),而磁場(chǎng)線(xiàn)的方向(即所得磁鐵的磁極)由電流方向決定。
根據這個(gè)概念,如果向線(xiàn)圈A發(fā)送電流,它將產(chǎn)生磁場(chǎng)并吸引轉子磁鐵。轉子磁鐵將有一個(gè)小的順時(shí)針偏移量,并與A對齊。
如果現在讓電流一個(gè)接一個(gè)地流過(guò)線(xiàn)圈B和C(按此順序),轉子磁鐵將順時(shí)針旋轉。
為了提高效率,可以用一個(gè)線(xiàn)圈包裹相反的線(xiàn)圈,從而產(chǎn)生雙重吸引力。為了進(jìn)一步提高效率,兩個(gè)線(xiàn)圈可以同時(shí)通電,一個(gè)線(xiàn)圈吸引磁鐵,另一個(gè)線(xiàn)圈排斥磁鐵。第三個(gè)將在此期間閑置。
線(xiàn)圈A、B和C的六種不同組合可用于使轉子磁體旋轉3600圈,如下面的時(shí)序圖所示。
根據上面的示意圖(或浮動(dòng)),始終可以確保一相為正,一相為負,第三相閑置。根據上圖,有兩個(gè)開(kāi)關(guān)階段,具體取決于霍爾傳感器的輸入。
二、直流無(wú)刷電動(dòng)機的構造
直流無(wú)刷電機是由定子和轉子兩部分組成的。定子通常采用鐵芯、線(xiàn)圈等材料制成,其內部包括磁場(chǎng)傳感器和換向電路。而轉子則包括永磁體、轉子軸、循環(huán)器等部分。值得注意的是,直流無(wú)刷電機與傳統電機相比,最大的區別在于它沒(méi)有通電的集電刷和旋轉的交流電機。
三、直流無(wú)刷電機的優(yōu)勢
由于無(wú)刷電機采用電子換向,因此與傳統有刷直流電機相比具有許多優(yōu)勢
1.無(wú)磨損(由于沒(méi)有電刷)
2.高效率
3.更好的速度和扭矩特性
4.長(cháng)壽
5.運行噪音小或無(wú)噪音
6.更高的速度
7.使用微處理器實(shí)現定點(diǎn)或浮點(diǎn)控制器
然而,直流無(wú)刷電動(dòng)機也存在一些缺點(diǎn)。比如在高負載下運轉時(shí),容易出現失速現象;同時(shí),由于其內部結構復雜,維修難度較大,且成本較高。
四、總結
總之,直流無(wú)刷電機是一種具有廣泛應用前景的一體化電機。其工作原理基于磁力傳感技術(shù)和換向電路控制的結合,可以實(shí)現高效、穩定的運行。但是,在實(shí)際應用過(guò)程中還需克服其缺陷,從而更好地推動(dòng)其應用發(fā)展。 |