图文讲解无刷直流电机的工作原理Word文档下载推荐.docx

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无刷直流电念头由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成.位置传感按转子位置的变动,沿着一定次第对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置,并在确定的位置处发生位置传感信号,经信号转换电路处置后去控制功率开关电路,按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）.定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供.

位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型.

采纳磁敏式位置传感器的无刷直流电念头,其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上,用来检测永磁体、转子旋转时发生的磁场变动.

采纳光电式位置传感器的无刷直流电念头,在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件,转子上装有遮光板,光源为发光二极管或小灯胆.转子旋转时,由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号.

采纳电磁式位置传感器的无刷直流电念头,是在定子组件上装置有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等）,当永磁体转子位置发生变动时,电磁效应将使电磁传感器发生高频调制信号（其幅值随转子位置而变动）.

看看这个工程师怎么说？

首先给年夜家复习几个基础定章：

左手定章、右手定章、右手螺旋定章.别懵逼,我下面会给年夜家解释.

左手定章,这个是机电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,年夜拇指方向为发生磁力的方向,我相信喜欢玩模型的人都还有一定物理基础的哈哈.

右手定章,这是发生感生电动势的基础,跟左手定章的相反,磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线发生电动势.

让磁感线穿过掌心,年夜拇指方向为运动方向,手指方向为发生的电动势方向.为什么要讲感生电动势呢？

不知道年夜家有没有类似的经历,把机电的三相线合在一起,用手去转念头电会发现阻力非常年夜,这就是因为在转念头电过程中发生了感生电动势,从而发生电流,磁场中电流流过导体又会发生和转动方向相反的力,年夜家就会感觉转动有很年夜的阻力.不信可以试试.

三相线分开,机电可以轻松转动

三相线合并,机电转动阻力非常年夜

右手螺旋定章,用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方

向一致,那么年夜拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极.

这个定章是通电线圈判断极性的基础,红色箭头方向即为电流方向.

看完了三年夜定章,我们接下来先看看机电转动的基来源根基理.

第一部份：

直流机电模型

我们找到一个中学物理学过的直流机电的模型,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,根据右手螺旋定章,会发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坚持一致,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年夜.注意这里说的是“力矩”最年夜,而不是“力”最年夜.固然,在转子磁场与外部磁场方向一致时,转子所受磁力最年夜,但此时转子呈水平状态,力臂为0,固然也就不会转动了.弥补一句,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

如此不竭改变两头螺线管的电流方向,内转子就会不竭转起来了.改变电流方向的这一举措,就叫做换相.弥补一句：

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.

第二部份：

三相二极内转子机电

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”最为经常使用,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.整个机电就引出三根线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.

下面我看第一阶段：

AB相通电

当AB相通电,则A极线圈发生的磁感线方向如红色箭头所示,B极发生的磁感线方向如图蓝色箭头所示,那么发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坚持一致”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

BA相通电

为了节省篇幅,我们就纷歧一描述CA\CB的模型,年夜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.

第三部份：

三相多绕组多极内转子机电

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）内转子机电,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,机电的绕组数量都和永磁极的数量是纷歧致的（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,还是再帮年夜家分析一下吧,

第一阶段：

第四阶段：

BA通电

第五阶段：

CA通电

第六阶段：

CB通电

以上为六个分歧的通电状态,其中经历了五个转动过程.每个过程为20度.

第四部份：

外转子无刷直流机电

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

顺便啰嗦一下吧.无刷机电KV值界说为：

转速/V,意思为输入电压每增加1伏特,无刷机电空转转速增加的转速值.比如说,标称值为1000KV的外转子无刷机电,在11伏的电压条件下,最年夜空载转速即为：

11000rpm（rpm的含义是：

转/分钟）.

同系列同外形尺寸的无刷机电,根据绕线匝数的几多,会暗示出分歧的KV特性.绕线匝数多的,KV值低,最高输出电流小,扭力年夜；

绕线匝数少的,KV值高,最高输出电流年夜,扭力小.我先前测试过穿越机2204机电的极限电流,单机电能彪上25A,而2212系列机电15A都上不了.

外转子无刷直流机电的结构：

分析方法也和内转子机电类似,年夜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,从而驱念头电转动.

经典无刷机电22121000kv机电结构分析.

图为DJI2312S机电和XXD2212机电的（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,拔出定子中间的轴承.

图为xxd2212线圈拆解图

图为12绕组14极（即7对极）,机电绕组绕发图.

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动,但从电调控制的角度看,其通电次第其实是相同的,也就是说,不论外转子还是内转子机电,都遵循AB>

AC>

BC>

BA>

CA>

CB的顺序进行通电换相.固然,如果你想让机电反转的话,电子方法是按倒过来的次第通电；

物理方法直接对换任意两根线,假设A和B对换,那么顺序就是BA>

AB>

CB>

CA,年夜家有没有发现这里顺序就完全倒过来了.

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.