肥宅钓鱼网
当前位置: 首页 钓鱼百科

详解无刷直流电机的工作原理(无刷电机工作及控制原理)

时间:2023-06-17 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 钓鱼百科

右手定则,这是产生感生电动势的基础,跟左手定则的相反,磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线产生电动势。这个定则是通电线圈判断极性的基础,红色箭头方向即为电流方向。当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时,转子所受的转动力矩最大。改变电流方向的这一动作,就叫做换相。当它们之间两两通电时,有6种情况,分别是AB,AC,BC,BA,CA,CB注意这是有顺序的。也是航模主要运用的无刷电机。经典无刷电机22121000kv电机结构分析。

分享一篇关于无刷电机的工作原理一些知识,确保只要有高一物理知识的朋友就能够看得懂,希望有兴趣的朋友耐心往下看,相互学习!

首先给大家复习几个基础定则:左手定则、右手定则、右手螺旋定则。别懵逼,我下面会给大家解释。

左手定则,这个是电机转动受力分析的基础,简单说就是磁场中的载流导体,会受到力的作用。

让磁感线穿过手掌正面,手指方向为电流方向,大拇指方向为产生磁力的方向,我相信喜欢玩模型的人都还有一定物理基础的哈哈。

右手定则,这是产生感生电动势的基础,跟左手定则的相反,磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线产生电动势。

让磁感线穿过掌心,大拇指方向为运动方向,手指方向为产生的电动势方向。为什么要讲感生电动势呢?不知道大家有没有类似的经历,把电机的三相线合在一起,用手去转动电机会发现阻力非常大,这就是因为在转动电机过程中产生了感生电动势,从而产生电流,磁场中电流流过导体又会产生和转动方向相反的力,大家就会感觉转动有很大的阻力。不信可以试试。

三相线分开,电机可以轻松转动

三相线合并,电机转动阻力非常大

右手螺旋定则,用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。

这个定则是通电线圈判断极性的基础,红色箭头方向即为电流方向。

看完了三大定则,我们接下来先看看电机转动的基本原理。

第一部分:直流电机模型

我们找到一个中学物理学过的直流电机的模型,通过磁回路分析法来进行一个简单的分析。

状态1

当两头的线圈通上电流时,根据右手螺旋定则,会产生方向指向右的外加磁感应强度B(如粗箭头方向所示),而中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致,以形成一个最短闭合磁力线回路,这样内转子就会按顺时针方向旋转了。

当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时,转子所受的转动力矩最大。注意这里说的是“力矩”最大,而不是“力”最大。诚然,在转子磁场与外部磁场方向一致时,转子所受磁力最大,但此时转子呈水平状态,力臂为0,当然也就不会转动了。补充一句,力矩是力与力臂的乘积。其中一个为零,乘积就为零了。

当转子转到水平位置时,虽然不再受到转动力矩的作用,但由于惯性原因,还会继续顺时针转动,这时若改变两头螺线管的电流方向,如下图所示,转子就会继续顺时针向前转动。

状态2

如此不断改变两头螺线管的电流方向,内转子就会不停转起来了。改变电流方向的这一动作,就叫做换相。补充一句:何时换相只与转子的位置有关,而与其他任何量无直接关系。

第二部分:三相二极内转子电机

一般来说,定子的三相绕组有星形联结方式和三角联结方式,而“三相星形联结的二二导通方式”最为常用,这里就用该模型来做个简单分析。

上图显示了定子绕组的联结方式(转子未画出假想是个二极磁铁),三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时,有6种情况,分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB注意这是有顺序的。

第一阶段:AB相通电

当AB相通电,则A极线圈产生的磁感线方向如红色箭头所示,B极产生的磁感线方向如图蓝色箭头所示,那么产生的合力方向即为绿色箭头所示,那么假设其中有一个二极磁铁,则根据“中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致”则N极方向会与绿色箭头所示方向重合。至于C,暂时没他什么事。

第二阶段:AC相通电

第三阶段:BC相通电

第四阶段:BA相通电

为了节省篇幅,我们就不一一描述CA\CB的模型,大家可以自己类推一下。以下为中间磁铁(转子)的状态图:

每个过程转子旋转60度

六个过程即完成了完整的转动,其中6次换相

第三部分:三相多绕组多极内转子电机

我们再来看一个复杂点的,图(a)是一个三相九绕组六极(三对极)内转子电机,它的绕组连线方式见图 (b)。从图(b)可见,其三相绕组也是在中间点连接在一起的,也属于星形联结方式。一般而言,电机的绕组数量都和永磁极的数量是不一致的(比如用9绕组6极,而不是6绕组6极),这样是为了防止定子的齿与转子的磁钢相吸对齐。

其运动的原则是:转子的N极与通电绕组的S极有对齐的运动趋势,而转子的S极与通电绕组的N极有对齐的运动趋势。

即为S与N相互吸引,注意跟之前的分析方法有一定的区别。

好吧,还是再帮大家分析一下吧,

第一阶段:AB相通电

第二阶段:AC相通电

第三阶段:BC相通电

第四阶段:BA通电

第五阶段:CA通电

第六阶段:CB通电

以上为六个不同的通电状态,其中经历了五个转动过程。每个过程为20度。

第四部分:外转子无刷直流电机

看完了内转子无刷直流电机的结构,我们来看外转子的。其区别就在于,外转子电机将原来处于中心位置的磁钢做成一片片,贴到了外壳上,电机运行时,是整个外壳在转,而中间的线圈定子不动。外转子无刷直流电机较内转子来说,转子的转动惯量要大很多(因为转子的主要质量都集中在外壳上),所以转速较内转子电机要慢,通常KV值在几百到几千之间。也是航模主要运用的无刷电机。

顺便啰嗦一下吧。无刷电机KV值定义为:转速/V,意思为输入电压每增加1伏特,无刷电机空转转速增加的转速值。比如说,标称值为1000KV的外转子无刷电机,在11伏的电压条件下,最大空载转速即为:11000rpm(rpm的含义是:转/分钟)。

同系列同外形尺寸的无刷电机,根据绕线匝数的多少,会表现出不同的KV特性。绕线匝数多的,KV值低,最高输出电流小,扭力大;绕线匝数少的,KV值高,最高输出电流大,扭力小。我先前测试过穿越机2204电机的极限电流,单电机能彪上25A,而2212系列电机15A都上不了。

外转子无刷直流电机的结构

分析方法也和内转子电机类似,大家可以自己分析一下,根据右手螺旋定理判断线圈的N/S极,转子永磁体的N极与定子绕组的S极有对齐(吸引)的趋势,转子永磁体的S极与定子绕组的N极有对齐(吸引)的趋势,从而驱动电机转动。

经典无刷电机2212 1000kv电机结构分析。

图为DJI 2312S电机和XXD 2212电机的(解剖图)

其结构如下:定子绕组固定在底座上,转轴和外壳固定在一起形成转子,插入定子中间的轴承。

图为xxd2212线圈拆解图

图为12绕组14极(即7对极),电机绕组绕发图

后面画出了6种两相通电的情形,可以看出,尽管绕组和磁极的数量可以有许多种变化,但从电调控制的角度看,其通电次序其实是相同的,也就是说,不管外转子还是内转子电机,都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的顺序进行通电换相。当然,如果你想让电机反转的话,电子方法是按倒过来的次序通电;物理方法直接对调任意两根线,假设A和B对调,那么顺序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA,大家有没有发现这里顺序就完全倒过来了。

AB相通电

AC相通电

BC相通电

BA相通电

CA相通电

CB相通电

要说明一下的是,由于每根引出线同时接入两个绕组,所以电流是分两路走的。这里为使问题尽量简单化,下面几个图中只画出了主要一路的电流方向,还有一路电流未画出,另一路电流的具体情况放在后面进行分析,涉及到电路检测换相位置。

来源:大疆社区,作者:少帅-Z

声明:本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请第一时间告知,我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容。

往期文章

电气施工图中配电系统图该怎么识读?

PPT图文讲解PLC控制系统的设计及编程实例

直流系统你知道多少?这份最全讲解送给你~

53种电动机电气控制电路接线图!

基本常用电路的编程和梯形图规则,帮你搞定PLC入门编程控制

    推荐阅读
  • 精致文案短句致自己(怎么写出自己的心情)

    精致文案短句致自己?下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!精致文案短句致自己永远也不要高估你在别人心中的地位,其实你什么都不是,多你一个也不多,少你一个也不少。不要让未来的你,讨厌现在的自己。要努力变成自己喜欢的那个自己,与其祈求生活平淡点,还不如自己强大点。没有过不去的事情,只有过不去的心情。只要把心情变一变,世界就完全不一样了。

  • 牛肉和茼蒿可以一起吃吗(牛肉和茼蒿能不能一起吃)

    二者的性味不相冲突,营养成分之间互不冲突,因此可以搭配食用。

  • 弟子规第三十七章(今天我学弟子规第八章第三节)

    书籍课本应分类排列整齐,放在固定的位置,读诵完毕须归还原处。可是,现在不少家长只重视孩子的学习成绩,而忽视能力的培养。以至于自己的书房几乎靠父母收拾整理,且习以为常。这样不仅纵容了孩子的懒散,甚至使他们习以为常而不重感恩。墨磨偏,心不端。另外,书籍有固定的地方,排列整齐,令人舒适,也是良好的治学态度。

  • u盘掉水里了还可以用吗(U盘掉水里)

    它是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品,通过USB接口与电脑连接,实现即插即用。U盘的称呼最早来源于朗科科技生产的一种新型存储设备,名曰“优盘”,使用USB接口进行连接。U盘连接到电脑的USB接口后,U盘的资料可与电脑交换。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册,而不能再称之为“优盘”,而改称谐音的"U盘"。后来,U盘这个称呼因其简单易记而因而广为人知,是移动存储设备之一。

  • 武汉确诊1例霍乱病例溯源(武汉大学出现一例霍乱病例)

    经省市区三级疾控中心复核,该病例的血清学凝集试验为O139阳性,诊断为霍乱,毒力基因阴性。患者经有效诊治,病情已得到控制,症状已消失。我局已组织专业机构对相关人员进行采样检测和跟踪管理,对相关场所进行临时封控管理和消毒处置,目前未发现新增病例。我局已指导武汉大学做好广大师生夏季肠道传染病防控的健康宣传教育工作,并提请学校加强校园环境管理。

  • 甜美感情最怕没有性爱,出现3个信号是危险的提醒

    夫妻感情的好坏,往往体现在卧室里。不要等到两个人大吵大闹,提出离婚,才发现感情已经不能收拾了。必须重视卧室的卿卿卿我,立即排除危险,使性爱更加持久…危险2、要求分别睡觉他说感冒了,怕传染给你,想睡在书房里。过去,他患流感时没有这样体贴的双曲馀弦值。千万不要因此而吵闹。这只会升级战火。

  • 反文旁的字(反文旁的字多是什么意思)

    以下内容希望对你有帮助!反文旁的字带“攵”(反文旁)的字多与打、敲、击等手的动作有关,例如:收、攻、放等等。攵,共4画,楷书中从“攴”(pū)字变形,变为反写的“文”字。“攴”字象形,甲骨文象以手持杖或持鞭击打之形,为汉字部首之一。从“攴”、“攵”旁的汉字,本义大多与鞭打、敲打有关。在现代汉字中,“攴”大多写成“攵”,只有极个别汉字保留着“攴”的写法,如“敲”。

  • 微信怎么解绑自动扣费(微信怎么解绑自动扣费车号)

    5、点击后会出现项目详情,下面有个“停止扣费”,点击一下,系统弹出确认对话框,询问您是非取消扣费,确定要取消点击“是”即停止扣费,下个月将不在扣费。

  • 大学四年必考的六个证书(大学必考证书真的值得考吗)

    大学四年必考的六个证书对于如今遍地的大学生来说,很多人调侃毕业即失业。如果你有教师资格证的话,相对同学来说会早走一步,有更多的考试机会。

  • 关于培训的正能量句子(有关培训的说说)

    以下内容希望对你有帮助!关于培训的正能量句子每一个成功者都有一个开始,勇于开始,才能找到成功的路。世界会向那些有目标和远见的人让路。世事洞明皆学问,人情练达即文章。成功的人是跟别人学习经验,失败的人只跟自己学习经验。不怕输,结果未必能赢。但是怕输,结果则一定是输。梦自己想梦的,去自己想去的,做自己想做的。因为生命只有依次,机会不在会来!