更好的速度-转矩特性
快速的动态响应
效率高
使用寿命长
操作没有噪音
高速范围除了,因为输出转矩和电机体积的比例较高,所以需要关注的应用空间和重量因素,这个地方是伟大的。在这个应用程序中,我们将详细讨论BLDC电机的结构、工作原理、特点和典型应用。描述BLDC电机常用的语言词汇,请参阅附录b:“vocabulary"。Y2-u6j$%%dob
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的结构和工作原理
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BLDC电机同步。也就是说,产生的磁场产生的定子和转子磁场具有相同的频率。感应电动机无刷直流电机不会遇到共同的“差异frequency"问??。无刷直流电机可以配置为单相和两相、三相电机。定子绕组的数量数量对应于其类型。三相电机是最受欢迎的,最常用的。本应用笔记的重点是三相电机。不是u6%^c&音箱;^(m#日元u,e4~u8n
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定子
无刷直流电机的定子由铸钢叠层,电机绕组沿轴向切槽内圈周(如图3所示)。定子感应电动机定子非常相似,但绕组的分布方式不同。大多数BLDC电动机有三个星形连接的定子绕组。每一个绕组由许多线圈相连。放置一个或多个线圈槽,并使它们相互连接的线圈。在定子绕组环形分布,为了构成磁极的均匀分布。》杂志评选的6n&音箱;H4|%}9h7吗?
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有两种类型的定子绕组、梯形和正弦运动。在定子绕组??线圈的基础上互连区分这两个马达,不同的连接方法可以产生不同类型的反电动势(电动势,emf)。更多信息,请参见“的定义反电动势的force"。顾名思义,梯形电机梯形反电动势,正弦电机反电动势的正弦形式,如图1和图2所示。除了反电动势,在两种类型的电机相电流分为梯形和正弦。这使得正弦电机输出转矩比梯形光滑。但是,然后将带来额外的成本,这是因为在正弦电动机线圈定子的圆周将让表单附加绕组之间的互连,从而增加铜的消费。
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根据控制电源的输出能力,选择定子的额定电压合适的 电机。48 伏或更低额定电压的电机适用于汽车、机器人 和小型机械臂运动等应用。 100 伏或更高额定电压的电 机适用于家用电器、自动化和工业应用。2 g. ~. t
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转子3 Y% H9 V3 ~+ [$ T1 b s. U
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转子用永磁体制成,可有 2 到 8 对磁极,南磁极和北磁 极交替排列。% Y! R+ i/ K- i
要根据转子中需要的磁场密度选择制造转子的合适磁性材料。传统使用铁氧体来制造永磁体。随着技术的进 步,稀土合金磁体正越来越受欢迎。铁氧体比较便宜, 但缺点是给定体积的磁通密度低。相比之下,合金材料单位体积的磁场密度高,生成相??转矩所需的体积小。同时,这些合金磁体能改善体积与重量之比,比使用铁 氧体磁芯的同体积电机产生的转矩更大。 稀土合金磁体有钕 (Nd)、钐钴 (SmCo)以及钕铁硼 铁氧体合金 (NdFeB)等。进一步提高磁通密度,缩小 转子体积的研究仍在持续进行中。
图 4 展示了转子中不同磁体排列的横截面。- W8 a, w6 p& t) M
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霍尔传感器
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和有刷直流电机不同,BLDC 电机的换向是以电子方式控制的。要使 BLDC 电机转动,必须按一定的顺序给定 子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得 电,知道转子的位置很重要。转子的位置由定子中嵌入 的霍尔效应传感器检测。& t5 V; ~0 P/ Q* ~8 j
多数 BLDC 电机在其非驱动端上的定子中???入了三个霍 尔传感器。
每当转子磁极经过霍尔传感器附近时,它们便会发出一 个高电平或低电平信号,表示北磁极或南磁极正经过该 传感器。根据这三个霍尔传感器信号的组合,就能决定 换向的精确顺序。
注:霍尔效应原理:磁场会对位于其中的带电导体内运动的电荷载流子施加一个垂直于其运动方向的力,该力会使正负??荷分别积聚到导体的两侧。这在薄而平的导体中尤为明显。电荷在导体两侧的积累会平衡磁场的影响,在导体两侧建立稳定的电势差。产生这一电势差的过程就叫做霍尔效应,由 E. H. Hall 在 1879 年发现。; M; }:阁下使用h#g&“Y+p|”
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图5显示了截面BLDC电机,与南北交替极永磁转子。霍尔传感器嵌入在固定机器的一部分。霍尔传感器嵌入定子将过程是非常复杂的,因为霍尔传感器相对于转子磁铁的位置是一致的,当转子位置会导致错误的判断。为了简化霍尔传感器安装在定子???的过程,一些汽车可能除了主转子磁铁,并安装霍尔传感器转子磁铁,它们的大小是小于转子磁铁。转子旋转时,霍尔传感器磁体将生成和主要磁铁的效果。霍尔传感器通常装在PCB电路板固定在传动侧端盖。这使得用户可以调整所有整个霍尔传感器,结合转子磁铁,以获得最佳性能。
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根据霍尔传感器的位置,有两种类型的输出。霍尔传感器输出信号之间的相位偏移60度或120度。汽车制造商根据这个定义应遵循的控制电动机换向序列。
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的工作原理
换向时,绕组连接到功率控制阳极(当前)的绕组,第二绕组连接到阳极流(当前),第三的电力损失。转矩是由定子线圈磁场和永磁体之间的相互作用。理想情况下,峰值扭矩现在两个正交磁场,并在两个平行于磁场最弱。为了保证电动机旋转,定子绕组产生的磁场应该改变立场,因为转子旋转的方向与定子磁场平行。“六阶跃变化to"定义了顺序的绕组,电动。
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