無刷電機的工作原理和結構解析


無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的,所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那鯠樣垍頭條在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機的永磁體,現在多采用高磁能級的稀土釹鐵硼材料。因此,稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。
無刷電機的工作原理:
無刷直流電動機是采用半導體開關器件來實現電子換向的,即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。具有可靠性高、無火花交換、機械噪音低等優點,廣泛應用于錄音座、錄像機、電子設備和自動辦公設備。
無刷直流電機由永磁轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感器根據轉子位置的變化,按一定順序更換定子繞組的電流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置,在確定的位置產生位置傳感信號,通過信號轉換電路處理控制電力開關電路,按一定的邏輯關系進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。
位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。
采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機,其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等)裝在定子組件上,用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。
采用光電式位置傳感器的無刷直流電機,在定子組件上按一定位置配置光電傳感器件,轉子上裝有遮光板,光源為LED或小燈泡。轉子旋轉時,由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。
采用電磁式位置傳感器的無刷直流電機,在定子部件上設置電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等),在永磁轉子位置發生變化時,電磁效果會使電磁傳感器產生高頻調制信號(其幅度值隨轉子位置而變化)。
無刷電機的結構解析:
在結構上,無刷電機和有刷電機有相似之處,也有轉子和定子,但與有刷電機的結構相反的有刷電機的轉子是線圈繞組,與動力輸出軸連接,定子是永磁鋼的無刷馬達的轉子是永磁鋼,與外殼連接輸出軸,定子是繞組線圈。
簡單來說,通過改變輸入無刷電機定子線圈的電流波交換頻率和波形,在繞組線圈周圍形成繞電機幾何軸心旋轉的磁場,該磁場驅動轉子上的永磁鋼旋轉,電機旋轉,電機的性能與磁鋼數量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關,與無刷電機的控制性能有很大關系總的來說,無刷電機的結構比較簡單,真正決定其使用性能的是無刷電子調速機,好的電子調速機需要單片機控制程序設計、電路設計、復雜加工技術等過程的整體控制,因此價格比有刷電機高得多。