无刷电机其控制原理
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。????下面我看第一阶段：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相通电第三阶段：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22121000kv电机结构分析。图为DJI2312S电机和XXD2212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。
关于无刷电机的磁极对数磁场的旋转速度又称同步转速，它与三相电流的频率和磁极对数p有关。若定子绕组，在任一时刻合成的磁场只有一对磁极(磁极对数p=1)，即只有两个磁极，对只有一对磁极的旋转磁场而言,三相电流变化一周,合成磁场也随之旋转一周，如果是50hz的交流电，旋转磁场的同步转速就是50转/秒或3000转/分，在工程技术中，常用转/分（r/min）来表示转速。如果定子绕组合成的磁场有两对磁极(磁极对数p=2)，即有四个磁极，可以证明，电流变化一个周期，合成磁场在空间旋转180度，由此可以推广得出：p对磁极旋转磁场每分钟的同步转速为n=60f/p。当磁极对数一定时，如果改变交流电的频率，则可改变旋转磁场的同步转速，这就是变频调速的基本原理。由于电机的磁极是成对出现的，所以也常用极对数表示。关于无刷电机的磁铁无刷电机几乎100%用的“磁王”——钕铁硼磁铁，用磁王来形容钕铁硼磁铁是当之无愧的，钕铁硼磁铁是我们生活中常见的黑乎乎的铁氧体磁铁磁性的3倍！当然了，价格更是铁氧体磁铁的10倍以上。无刷电机终归属于永磁电机，而永磁电机的功率、特点等特性完全取决于磁铁。基本可以说吧，磁铁的体积与牌号决定了电机的最大功率。另外还有磁铁形状上的差异，如果拆开一些廉价的电机你就会有一个发现，绝大部分的磁铁形状都是方片行。方片形的磁铁加工简单，价格相对便宜，自然成了追求成本电机的最佳选择。而很多品牌电机选择了弧形磁铁，弧形可以保证磁铁和硅钢片的气隙一直保持一致，似乎功率上和效率上都胜过了方形磁铁一筹。但是，在拆开一些电机也发现了被称之为面包型的磁铁，他们能够和铁壳完整的贴合在一起，和硅钢片的距离却是和方形磁铁一样，都不是一致的。关于这种磁铁，在请教了一些业内人士，他们确信这种磁铁比弧形磁铁效果还要更佳，在此不做结论。不过还有一种情况采用方形磁铁其实也是可以的，在多槽数多极数的无刷电机（比如说36槽42极电机），基本都是采用了方形磁铁，这是因为铁壳直径很大，方形磁铁也能很好的和铁壳粘合，并且和硅钢片的气隙也很均匀。关于无刷电机的硅钢片其实初中读电磁学的时候，我经常想的问题是，电机为什么需要硅钢片呢?不是说通电的导体在磁场中就能产生作用吗?那为什么还需要硅钢片呢。后来我想了很久很久终于得出一个结论，那就是搞设计的人不会比你傻!空气是弱导磁的，但铁是导磁的，硅钢片的作用就是把磁铁的磁路引导过来并形成回路，这就需要电机磁阻(大家把它等同理解为电阻即可)比较小。但是大家都看见了，为什么定子上面怎么都是一片一片构成的呢?大家知道电磁炉的原理吗?为什么铁锅放上电磁炉上面就会发热?其实这就是因为-----类似于铁的材料放在快速变化的电磁场中(大家想想交流电吧，那个电是瞬间飞来飞去，不像直流电永远是正极到负极)会产生涡流损耗而发热，并且频率越高发热量越大。硅钢片处在电机的旋转磁场当中，就是和那放在电磁炉上的铁锅一样遇到了同样的问题，解决的办法就是往钢里添加硅并且做成薄片，理论上越薄的硅钢片产生的涡流损耗就越小。所以大家是不是明白了普通的固定翼电机大都是比较厚的0.35MM硅钢片，而直升机和涵道机电机大都是用0.2MM硅钢片的原因呢?电机转速越快，磁场变化越快，那涡流损耗就越大。现在大多数的多轴电机都使用了0.2MM单片的硅钢片，这样做成的电机铁耗就会更低。直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品，并在多个领域中都得到广泛的应用。用户在使用直流无刷电机时有一些问题也是需要注意的，那么具体使用直流无刷电机要注意什么呢?(1)在拆卸前，要用压缩空气吹净电机表面灰尘，并将表面污垢擦拭干净。(2)选择电机解体的工作地点，清理现场环境。(3)熟悉电机结构特点和检修技术要求。(4)准备好解体所需工具(包括专用工具)和设备。(5)为了进一步了解电机运行中的缺陷，有条件时可在拆卸前做一次检查试验。为此，将电机带上负载试转，详细检查电机各部分温度、声音、振动等情况，并测试电压、电流、转速等，然后再断开负载，单独做一次空载检查试验，测出空载电流和空载损耗，做好记录。(6)切断电源，拆除电机外部接线，做好记录。(7)选用合适电压的兆欧表测试电机绝缘电阻。为了跟上次检修时所测的绝缘电阻值相比较以判断电机绝缘变化趋势和绝缘状态，应将不同温度下测出的绝缘电阻值换算到同一温度，一般换算至75。(8)测试吸收比K。当吸收比大于1.33时，表明电机绝缘不曾受潮或受潮程度不严重。为了跟以前数据进行比较，同样要将任意温度下测得的吸收比换算到同一温度。 |
|
