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无刷电机的工作原理
从头再来
直流无刷电机的工作原理:直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响:N=120.f / P。在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 (1) :电源部提供三相电源给电机,控制部则依需求转换输入电源频率。 电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V),如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1~Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor),做为速度之闭回路控制,同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制 。 直流无刷电机的控制原理 要让电机转动起来,首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置,然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序,如下(图二) inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管),使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时,控制部又再开启下一组功率晶体管,如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管);要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。基本上功率晶体管的开法可举例如下: AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组, 但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间,所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去,否则当上臂(或下臂)尚未完全关闭,下臂(或上臂)就已开启,结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。 当电机转动起来,控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令(Command)与hall-sensor信号变化的速度加以比对(或由软件运算)再来决定由下一组(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)开关导通,以及导通时间长短。速度不够则开长,速度过头则减短,此部份工作就由PWM来完成。PWM是决定电机转速快或慢的方式,如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心。高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间,另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性。至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢,怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考,使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。电机能够运转顺畅而且响应良好,P.I.D.控制的恰当与否也无法忽视。之前提到直流无刷电机是闭回路控制,因此回授信号就等于是告诉控制部现在电机转速距离目标速度还差多少,这就是误差(Error)。知道了误差自然就要补偿,方式有传统的工程控制如P.I.D.控制。但控制的状态及环境其实是复杂多变的,若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握,所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论。
2023-11-17
2条回答
问
有刷电机比无刷电机寿命短很多吗?
习惯就好
也不是,关键是要及时更换合适的碳刷
2023-11-13
2条回答
问
微型真空泵是选无刷电机的?还是有刷电机的好呢?
电视达人
微型真空泵总的选型原则是:能用无刷真空泵就用无刷的。因为无刷真空泵的寿命比有刷的长。特别适合 昼夜不停连续运转的场合,比如做长期在线采样气泵使用;连续抽抽真空泵等等。 微型无刷真空泵(新为诚品牌),寿命往往接近上万小时(满负荷下);特别适合昼夜不停连续运转的场合,有的甚至可以连续运转1年以上,如果是间断使用,甚至可能到几年。而且还有“调速”功能,即可以采用占空比调电机的转速(PWM调速),从而达到间接调泵流量目的,配合相应的控制电路,甚至可以实现恒压、恒流、恒速等高级应用。 所以在参数能达到的情况,应该尽量选择无刷微型真空泵。 在微型真空泵的选型时,还要考虑的因素有:带负载启动问题,微型泵的介质温度问题,微型泵的可靠性问题,微型泵的电磁干扰问题。具体的选型可以咨询成都新为诚科技有限公司
2023-11-13
1条回答
问
发电机怎样直流
不变d承诺
买个直流发电机,或者是把发出的交流电通过整流二极管整流后,就可以提供你所需要的直流电
2023-09-19
1条回答
问
无刷电机指标有哪些
过期的承诺
直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分,它除了电机电枢、永磁励磁两部分外,还带有传感器。电机本身是直流无刷电机的核心,它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等,还涉及制造费用及产品成本。由于采用永磁磁场,使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构,满足各种应用市场的要求,并向着省铜节材、制造简便的方向发展。永磁磁场的发展与永磁材料密切相关,第三代永磁材料的应用,促使直流无刷电机向高效率、小型化、节能方向迈进。 为了实现电子换向必须有位置信号来控制电路。早期用机电位置传感器获得位置信号,现已逐步用电子式位置传感器或其它方法得到位置信号,最简便的方法是利用电枢绕组的电势信号作为位置信号。 要实现电机转速的控制必须有速度信号。用获得位置信号相近方法取得速度信号,最简单的速度传感器是测频式测速发电机与电子线路相结合。 直流无刷电机的换向电路由驱动及控制两部分组成,这两部分是不容易分开的,尤其小功率用电路往往将两者集成为单一专用集成电路。 在功率较大的电机中,驱动电路和控制电路可各自成为一体。驱动电路输出电功率,驱动电动机的电枢绕组,并受控于控制电路。目前,驱动电路已从线性放大状态转成脉宽调制的开关状态,相应电路组成也从晶体管分立电路转成模块化集成电路。模块化集成电路有功率双极晶体管、功率场效应管和隔离栅场效应双极晶体管等组成形式。 控制电路用作控制电机的转速、转向、电流(或转矩)以及保护电机的过流、过压、过热等。上述参数容易转成模拟信号,用此来控制较简单,但从发展来看,电机的参数应转换成数字量,通过数字式控制电路来控制电机。当前,控制电路有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成方式。采用数字信号处理器组成控制电路是今后发展方向。
2023-09-17
2条回答
问
电动车为无刷电机,噪音大,怎么会事?
快乐出发
电刷错位一)“无刷”“有刷”的基本概念:目前电动自行车广泛采用的是直流永磁电机,直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种,有刷电机是直流电机的主流产品,目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机。无刷电机是一种特殊的直流电机,它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向,无刷电机主要是为了消除电刷的磨损,以及电刷接触所产生的噪声。二)有刷电机的缺点没有成为阻碍它在电动自行车中广泛应用的要素:nbsp;电刷磨损和电机噪声是“有刷”相对与“无刷”的两个最主要的缺点,但尽管存在这两个缺点,为什么国内绝大多数品牌厂家仍采用有刷电机的方案呢,难道他们没有意识到这个问题吗?原因在于:A)电刷的磨损不构成主要问题电动自行车是一种间断性工作的交通工具,一组电池通常最长的放电时间(骑行时间)一般为2-3个小时,使用者每天使用贸易的平均时间大约为1-2个小时,而现在,广泛应用于电动自行车的盘式转子电机采用平面式换向器和优质加长式电刷,工作寿命一般在1500小时以上,因此,按每个用户平均每天骑车1.5小时计算,一组电刷的使用时间已达1000天。可以看出,一组合格的电刷服役时间已接近三年,而更换一组电刷的成本仅为5元左右,平均每年不足2元!更何况,电动自行车使用了3年也确实有必要对车辆作一些全面的检查和维护,更换一些磨损零件,宣扬贸易电机十年免维护这种夸大的观点,有误导消费者的嫌疑。B)电机发出一点声音是正常的笔者在走访市场时,一位无刷电机电动车的促销员,演示无刷电机在空载条件下的静音特性,以此证明无刷电机要比有刷电机优越得多,其实,购买电动车绝不是购买空调设备,消费者大可不必为它是否毫无噪声而作出购买与否的决定。事实上,使用过无刷电机电动车的用户会知道,无刷电机在空载时或低负载时(如平坦无风情况下)电机发出的声音确实很小,但是,当运行至重载状态如上坡,顶风,它往往会发出远远比有刷电机更为“巨大”的音响,甚至出现令人不适的电磁抖动,而这种声音在安静的店堂促销过程中是不会出现的。事实上,车辆电机运行时发出一些声音是正常的,毕竟它是一种户外使用的交通工具,国家规定的噪声合格标准为小于62分贝,绝大多数国产有刷电机都可以将分贝值控制在55分贝以下,属合格产品。无刷电机的促销员引导消费者追求“静音”,像促销空调机那样去促销电动车,也有误导消费者之嫌疑,空调噪声太大会影响睡眠,而电动车发出一点声音是绝不会影响使用的!三)现有的无刷电机方案存在的一系列问题:nbsp;某晚报《无刷胜有刷》一文武断地将有刷电机指责为“寿命短、噪声大、效率低”,甚至指出“一般使用6个月至一年就需要更换电机内的碳刷”,讨伐之音毫无顾虑!为此,本文也步其所为,略数电动自行车无刷电机之弊端。A)传感器工作环境差,导致系统失效!正规的无刷电机设计一般需要在非热源区设置光电或磁性(霍尔元件)传感器,用于检测电机转动位置,发出控制换向的信号,而现在市售的绝大多数所谓的电动自行车专用的无刷电机轮毂,由于受到设计尺寸和安装方式的限制,无法将传感器与热源隔离,几乎都采用了在铁芯定子上定位开槽并用胶水固定三个霍尔元件的方法来安装传感器,众所周知,电机的热源是一个客观存在,它来自电机的铜损和铁损,特别是当电机工作在较低效率区时,热量聚集的速度很快,于是铁芯就会发热,直接设置在热源区的传感元件会出现性能漂移,导致换向误差,一旦换向错误,则会导致电机效率的大辐度下降,温度进一步升高,以致进入恶性循环,直接导致电子换向器烧毁,一般表现为“短路”。一旦“短路”,无刷电机就有一种被“卡死”的感觉,转动十分困难,使用者甚至不能脚踩骑行。只有请三轮车或出租车运回,有经验的用户会自备一把剪刀,一旦短路卡死,就将电机输入线剪断,使之“开路”,这样,被烧毁的“无刷”,就可以蹬回到维修部了。B)感应电动势,导致控制器烧毁:笔者以顾客身份在询访市场时,有一位无刷的推销员,在向我自豪地介绍了“静音”特性之后,又兴致勃勃地演示无刷电机神奇的自充电功能:关闭总电源,摇动中轴,使后轮转动,然后鸣号表示已经发电,脚踩出来的电又被回收到电池中去了,她告诉我“电池若没有电可以自已发电”,神奇之极,且不去评价这种演示所表现的“永动机”属性违反了基本的能量守恒定律是多么的荒谬之极,骗个别消费者尚可,骗行家绝对不行,相反地,这
2023-07-17
5条回答
问
无刷电机控制器怎么接快速
匿名
首先要无刷控制器有三档变速功能,若有此功能,会有个三线的输出插头,中间一般是黑色,两边是蓝色和黄色,把黑色和蓝色短接是低速,黑色和黄色短接是高速,黑色悬空是中速
2023-07-11
2条回答
问
无刷电机控制器为什么要叫无刷
热心问友
直流电机需要采用换向器和电刷给线圈换向,电机才能旋转,也就是直流电机必须要用到电刷,而无刷电机则无需电刷和换向器,采用电子线路给电机线圈换向。无刷电机必须要用专用的无刷电机控制器才能驱动。
2023-07-11
2条回答
问
怎样选择无刷电机控制器?
风灵儿
其实很简单,首先要看其是否是无刷电机控制器,确认电机是不是无刷的方法有2个: 1、直接看看电机上面的标识、一般上面都写着无刷电机; 2、若没有标识可以数数电机线,看看电机线几根,无刷电动车,一般是3根比较粗的相位线,5根细点的霍尔线。有刷电机就2根电机线。 第二确定电压,市场上有24V、36V、48V、60V; 第三确定无刷电机控制器的大小,最好买大一点的,切不要买小的。http://www.point-tech.cn/
2023-06-26
2条回答
问
直流弧焊发电机为什么直流发电机
ba0c1b9ea101
直流弧焊发电机和一般发电机一样都是永磁式的,是靠电枢上的导体切割磁极和电枢之间空气隙内的磁力线而感应出电动势的
2023-05-30
2条回答
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