關(guān)于直流無刷電機(jī)原理詳解及應(yīng)用
1.簡介
本文要介紹電機(jī)種類中發(fā)展快速且應(yīng)用廣泛的無刷直流電機(jī)(www.yddrryy.com)(以下簡稱BLDC)。BLDC被廣泛的用于日常生活用具、汽車工業(yè)、航空、消費(fèi)電子、醫(yī)學(xué)電子、工業(yè)自動(dòng)化等裝置和儀表。顧名思義，BLDC不使用機(jī)械結(jié)構(gòu)的換向電刷而直接使用電子換向器，在使用中BLDC相比有刷電機(jī)有許多的優(yōu)點(diǎn)，比如：
·能獲得更好的扭矩轉(zhuǎn)速特性;
·高速動(dòng)態(tài)響應(yīng);
·高效率;
·長壽命;
·低噪聲;
·高轉(zhuǎn)速。
另外，BLDC更優(yōu)的扭矩和外形尺寸比使得它更適合用于對(duì)電機(jī)自身重量和大小比較敏感的場合。在這篇應(yīng)用筆記中將會(huì)對(duì)BLDC的結(jié)構(gòu)、基本原理、特性和應(yīng)用做一系列的探討。探討過程中可能用到的術(shù)語可以在附錄B"術(shù)語表"中找到相應(yīng)的解釋。
2. BLDC結(jié)構(gòu)和基本工作原理
BLDC屬于同步電機(jī)的一種，這就意味著它的定子產(chǎn)生的磁場和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場是同頻率的，所以BLDC并不會(huì)產(chǎn)生普通感應(yīng)電機(jī)的頻差現(xiàn)象。BLDC中又有單相、2相和
3相電機(jī)的區(qū)別，相類型的不同決定其定子線圈繞組的多少。在這里我們將集中討論的是應(yīng)用最為廣泛的3相BLDC。
2.1 定子
BLDC定子是由許多硅鋼片經(jīng)過疊壓和軸向沖壓而成，每個(gè)沖槽內(nèi)都有一定的線圈組成了繞組，可以參見下圖。從傳統(tǒng)意義上講，BLDC的定子和感應(yīng)電機(jī)的定子有點(diǎn)類似，不過在定子繞組的分布上有一定的差別。大多數(shù)的BLDC定子有3個(gè)呈星行排列的繞組，每個(gè)繞組又由許多內(nèi)部結(jié)合的鋼片按照一定的方式組成，偶數(shù)個(gè)繞組分布在定子的周圍組成了偶數(shù)個(gè)磁極。
圖2.1.1. BLDC內(nèi)部結(jié)構(gòu)
BLDC的定子繞組可以分為梯形和正弦兩種繞組，它們的根本區(qū)別在于由于繞組的不同連接方式使它們產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(反電動(dòng)勢的相關(guān)介紹請(qǐng)參加EMF一節(jié))不同，分別呈現(xiàn)梯形和正弦波形，故用此命名了。梯形和正弦繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢的波形圖如下圖。
另外還需要對(duì)反電動(dòng)勢的一點(diǎn)說明就是繞組的不同其相電流也是呈現(xiàn)梯形和正弦波形，可想而知正弦繞組由于波形平滑所以運(yùn)行起來相對(duì)梯形繞組來說就更平穩(wěn)一些。但是，正弦型繞組由于有更多繞組使得其在銅線的使用上就相對(duì)梯形繞組要多。
平時(shí)由于應(yīng)用電壓的不同，我們可以根據(jù)需要選擇不同電壓范圍的無刷電機(jī)。48V及其以下應(yīng)用電壓的電機(jī)可以用在汽車、機(jī)器人、小型機(jī)械臂等方面。100V及其以上電壓范圍的電機(jī)可以用在專用器具、自動(dòng)控制以及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。
2.2 轉(zhuǎn)子
定子是2至8對(duì)永磁體按照N極和S極交替排列在轉(zhuǎn)子周圍構(gòu)成的(內(nèi)轉(zhuǎn)子型)，如果是外轉(zhuǎn)子型BLDC那么就是貼在轉(zhuǎn)子內(nèi)壁咯。如圖2.2.1所示;
