永磁无刷直流电机基本结构及工作原理

伴跟着电子节制技巧和永磁材料技巧的迅速成长,永磁无刷直流电机徐徐成长成熟。因为它作为在电动车的驱动电机应用时,能较好地满意电动车的各类机能要求,价格上风显着,以是很快成为了抱负的电动车用驱动电机。如图1所示为电动车上常用的永磁无刷直流电机,图2所示为永磁无刷直流电机驱动的电动车。

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图 1 电动车用永磁无刷直流电机 图 2 采纳永磁无刷直流电机驱动的电动车

1 基础布局

在传统直流电机根基上成长起来的永磁无刷直流电机,在布局上两者基础同等,不合的是永磁无刷直流电机的电枢绕组置于定子上,这点类似于交流电机的绕组,同时一样平常采纳多相的形式,此中今朝环境下三相利用的最多;其转子为永磁体,并且采纳电子换向,定子磁场与转子永磁磁场之间的互相感化孕育发生电磁转矩。永磁无刷直流电机根据永磁体的外形和磁路布局的不合,其气隙磁场波形有方波、梯形波、正弦波三种,反电势的波形对应相同。平日,反电势是正弦波的电机称为永磁同步电机,如图3所示;波形为其他两种类型的则称为永磁无刷直流电机,如图4所示。

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图3 PMSM 定子绕组孕育发生的正弦反电势

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图4 PMBLDCM 定子绕组孕育发生的梯形反电势

永磁无刷直流电机的组成如图5所示。由此可见,它主要有三部分组成。转子的布局有凸极式和内嵌式两种,且由永磁材料制成。定子上的电枢与永磁有刷直流电机相反,以是它具有扭转的磁场和固定的电枢。

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图5 永磁无刷直流电机组成

电子开关电路中的功率管等可与电机电枢绕组直接相连接,再加上位置传感器,其功能就相称于有刷电机中的机器换向装配。永磁无刷直流电机布局简单,其基础布局示意图如图6所示。

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图6 永磁无刷直流电机布局示意图

永磁无刷直流电机布局道理如图7所示。从图中可以看出,颠末开关电路直流电源向定子绕组进行供电,节制系统对位置传感器旌旗灯号进行处置惩罚后实现对开关电路的节制,精确地判断各电机绕组的通电和断电状况,进而实现电机的换向。

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图7 永磁无刷直流电机电机的布局道理图

2 事情道理

为了更好的阐述永磁无刷直流电机的事情道理,对电动车用三相星型连接形全桥驱动的永磁无刷直流电机进行阐发,钻研其正反转的事情状况。电机节制系统的主电路如图8所示。

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图8 永磁无刷直流电机的全桥驱动电路图

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图9 永磁无刷直流电机事情道理示意图

当电机的转子处于图 9(a)中所示位置时, 来自位置传感器旌旗灯号经由过程节制系统进行逻辑变换后输出节制旌旗灯号使电机的A、B两相绕组导通,电流从A相流进去,B相流出来,孕育发生电磁转矩使电机顺时针偏向迁移转变;以60°电角度为基准以此类推,易知电机转子到达图9(b)中所示位置时电机绕组的导通环境。当绕组导通相的顺序为AB—AC—BC—BA—CA—CB—AB 时,电机往顺时钟偏向扭转。同理,当在图9(a)所示的位置时,若电流是颠末 B、C 两相,则孕育发生的电磁转矩会使电机向反向迁移转变,当电机电枢绕组导畅通序为BC—AC—AB—CB—CA—BA—BC 时,电机就会朝逆时钟偏向迁移转变。以是,要实现电机的顺时针或者逆时针迁移转变,只需改变电机导通的逻辑顺序即可。

永磁无刷直流电机基础布局及事情道理

图10 永磁无刷直流电机相电流与反电势波形图

由此上述阐发可知,电机在正常的运行的随意率性环境下只有两相导通,每个轮回分成六步。每相绕组中电流导通时长为和每个开关管的导通角均为120°电角度,且每相导通时长相差120°电角度,故称为二二导通要领。永磁无刷直流电机的相电流和反电势波形如图10所示,相电流为方波,反电势均为梯形波,若方波电流和反电势同相时,可以得到与电流大年夜小成正比的恒定电磁转矩;反相时,则将孕育发生响应的反向电磁转矩。

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