138 8462 4522

新闻中心News

产品中心 Services

真钱扑克大全无刷直流电机的基本工作原理是什

  2020年03月20日:老子鸟枪换炮了。原答案的图是Goodnotes画的,现在用Procreate重画一遍。另外原答案有些表述含糊不清,现在更正。

  现在假设你的手速足够快,拿着一块磁铁在前面疯狂勾引,那么另外一块磁铁就一直跟着你。

  以上,就是电动机转动的基本原理了。只不过是在前面用来勾引的“磁铁”不是真的磁铁,而是由线圈通电后生成的磁场。

  无刷直流电机,英语缩写为BLDC(BrushlessDirectCurrent Motor)。电机的定子(不动的部分)是线圈,或者叫绕组。转子(转动的部分)是永磁体,就是磁铁 。根据转子的位置,利用单片机来控制每个线圈的通电,使线圈产生的磁场变化,从而不断在前面勾引转子让转子转动,这就是无刷直流电机的转动原理。下面深入一下。

  如下图。可以将线圈理解成长得像弹簧一样的东西。根据初中学过的右手螺旋法则可知,当电流从该线圈的上到下流过的时候,线圈上面的极性为N,下面的极性为S。

  现在再弄一根这样的线圈。然后摆弄一下位置。这样如果电流通过的话,就能像有两个电磁铁一样。

  无刷直流电机之所以既只用直流电,又不用电刷,是因为外部有个电路来专门控制它各线圈的通电。这个电流换向电路最主要的部件是FET(场效应晶体管,Field-EffectTransitor)。可以把FET看作是开关。下图将FET标为AT(A相Top),AB(A相Bottom),BT,BB,CT,CB。FET的“开合”是由单片机控制的。

  FET的“开合”时机是由单片机控制的。最常用的电流换向方法是 Six-step Commutation,翻译过来是“六步换向”。现在建个坐标系。六步换向的过程如下表。

  靠的就是用六步换向生成一个旋转的磁场,在转子的前方不断勾引。就像文章开头那只拿着磁铁画圈圈的手一样。如果你看合成的磁场方向和转子所在的位置的话,就一目了然了。

  只要把握好线圈通电的时机,让合成磁场的方向一直提前于转子的位置,转子就会一直屁颠屁颠地跟着。

  上面说过,控制转子转动的关键是,等转子转到合适的角度时,对通过线圈的电流进行换向,从而使生成的磁场方向发生变化,吸引转子,令转子转动。

  那这个电流换向的时机应该怎么把握呢?也就是说,真钱扑克大全。我要怎么样知道现在转子转动到什么位置?知道转子在哪我才知道要通哪两相的电啊。

  其实判断转子位置的方法挺多,用传感器也行,不用传感器也行。先说用传感器的,传感器一般用霍尔传感器(Hall Sensor)。

  霍尔传感器通过霍尔效应(Hall Effect),能检测出磁场强度的变化。根据高中物理所学的左手定则(用来判断带电导体在磁场中的受力方向),在霍尔传感器所在的回路中,磁场使带电粒子的运动发生偏转,带电粒子“撞到”霍尔传感器的两边,产生电位差。这时就可以用电压计接到霍尔传感器的两边,检测出这种电压变化,从而检测出磁场强度的变化。原理如下图所示。

  有了霍尔传感器,就能大致知道转子的位置了。霍尔传感器一般是每隔120°安装,或者每隔60°安装。下面假设是每隔120°安装的。

  假设转子N极划过霍尔传感器的感应区域时,霍尔传感器的输出电压为高(一般5V)。反之为低。

  根据HA,HB,HC的电平,可以知道转子所处位置的角度。比如,若HA高,HB低,HC低,我们能够知道转子处于180度~240度的电气角度之间(电气角度和实际机械角度的关系等下说)。使用3个霍尔传感器时,分辨率是60度的电气角度。真钱扑克大全就是说我只能知道现在转子的位置在60°电气角度范围内,但准确具体多少度我们不知道。

  虽然在这里插入这么个小知识有点怪,但我还是觉得有必要的,因为我觉得当时学的时候不太好理解。在这里配合霍尔传感器的实例说可能好懂一点。

  因为实际上线圈生成的磁场要吸引的是转子的磁极。所以对于电机的转动控制来说,我们只关心电气角度就好。

  线圈两端的电压越大,通过线圈的电流越大,生成磁场越强,转子转动得就越快。

  因为接的电源是直流的,所以我们通常用PWM(PulseWidthModulation,脉冲宽度调制)来控制线圈两端电压的大小。PWM的简单原理如下。

  所以给无刷直流电机通电的时候,用单片机产生的PWM不断地控制FET的开合,能使线圈反复处于通电断电,通电断电的状态。通电时间长(Duty大),线圈两端的等效电压就大,产生的磁场强度就强,转子转动就快;通电时间短(Duty小),线圈两端的等效电压就小,产生的磁场强度就弱,转子转动就慢。

  PWM波形接到FET的Gate(门极)上,控制FET的开合。假设Gate上的电压为高时,FET闭合导通;Gate上的电压为低时,FET断开不通电。

  而且同一相上的上下两个FET须由反相的PWM波形控制,以防止上下两个FET同时导通,造成电流不通过电机而上下相同,造成短路。控制FET的PWM波形如下。

时间:2020-05-02 19:49