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直流无刷电机的组成构造

作者:点击:123 发布时间:2022-10-24

   无刷直流电动机应用电子开关线路和位置传感器来替代有刷直流电机电刷和换向器,使其同时具有直流电动机和交流电动机的特性。

无刷直流电机(驱动系统)主要由电动机本体、位置传感器、电子开关线路三局部组成。

    直流电源经过开关线路向电动机电子绕组供电,电动机转子位置由位置传感器检测并提供信号去触发开关线路中的功率开关元件使之导通或截止,从而控制电动机的转动。

.1电动机本体

无刷直流电动机的设计思想仍源自普通有刷直流电动机,但与后者相比,其定、转子位置中止了互换。转子上装有永磁体,产生气隙磁通;定子为电枢,构造与普通交流电动机相同,通常采用三相对称绕组,与有刷直流电动机不同,无刷直流电动机的绕组时断续通电的。原直流电动机的电刷和机械换向器被电子开关线路和转子位置传感器替代。

除了普通的内转自无刷直流电动机外,在电动车驱动中还常采用外转子构造。


无刷电动机依照能否运用传感器分为有感电动机和无感电动机。


1.2电子开关线路

电子开关线路理论上是一个电压型逆变器,主要由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处置单元两个局部组成。其作用是依据转子位置信号实时地给相应绕组通电(三相交流电),同时依据主控信号调理绕组的通电频率从而调理电机的转速。

无刷直流电动机的电机本体大多采用三相对称绕组,同时功率逆变器又有桥式和非桥式两种,因而无刷直流电机的主开关电路有星形衔接三相半桥式、星形衔接三相桥式、三角形衔接三相桥式三种。目前星形衔接的三相桥式主电路应用多。


1.3转子位置传感器

简述

转子位置传感器的作用是检测电枢绕组相关于转子磁极的位置,以便控制电枢绕组中电流的通断。

转子位置传感器也由定子和转子两局部构成,转子位置传感器的转子局部与电动机本体同轴,可跟踪电动机本体转子的位置;转子位置传感器的定子局部固定于电动机本体定子或端盖上,以感受和输出电动机转子的位置信号。

由于无刷直流电动机的转子是永磁的,常用霍尔传感器作转子位置传感器,采用这种作传感器的无刷电动机称霍尔无刷直流电动机,其体积小,构造简单,但质量欠佳。无刷直流电机很少运用编码器作为位置传感器,这是由于其本钱较高、体积较大,且所配电路复杂。


无位置传感器控制

传统无刷直流电机依托位置传感器的输出信号中止换相控制,但位置传感器在电机内部有限空间内装置,存在较大限制(装置和维护艰难,抗干扰性差)。

无位置传感器控制技术即在电动机内部不装置位置传感器,而是在电机外部设置相应的转子位置检测电路,依据检测出的转子位置信号对电动机施行控制。这种技术大多应用定子电压、电流等容易获取的物理量中止转子位置       
      无刷直流电动机常采用转速、电流双闭环控制。ASR和ACR分别为转速和电流调理器,常采用PID算法完成。速度为外环,电流为内环,电流环理论上调理的是电磁转矩。速度给定信号n与速度反响信号n送给ASR,其输出作为电流信号的参考值i,与电流信号的反响值仪器送至ACR,其输出为电压参考值,与给定载波比拟后,构成PWM调制波,控制电子开关线路的理论输出电压。

逻辑控制单元的任务是依据位置传感器的输出信号及正反转指令信号决议导通相。被肯定要导通的相并不总是在导通,还要受PWM信号的控制,逻辑与单元的任务就是把换置信号和PWM信号分别起来,再送到逆变器的驱动电路。

.2转速控制

无刷直流电动机的转速控制原理同有刷直流电动机,经过调理PWM完成对转速的控制。

转速闭环控制系统中,转速调理器是整个系统的外环,它使电机转速随给定转速变化,普通采用PID转速调理器完成静态无误差控制。

.3正反转控制

无刷直流电动机不能经过改动电源电压的极性来完成,但无刷直流电动机正反转原理同有刷直流电动机,通常采用改动逆变器开关管的逻辑关系使各相电枢绕组导通畅序发作变化来完成电动机的正反转。关于微机控制的无刷直流电动机调速系统,功率管的导通讯号跟随位置信号的切换可经过软件来完成。

为使电动机正反转均能产生均匀电磁转矩以保证对称运转,必需准确设计转子位置传感器与转子主磁极和定子各相的互相位置关系以及正确的逻辑关系。