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昊诚BLDC无刷直流电机特性原理与调速使用方法
发布时间:2021-01-07        浏览次数:83        返回列表

目前的一种新型特种电机——无刷直流电机(BLDC),采用了这种结构:大体思路是通过控制线圈通电的顺序,对向线圈分到一组,同时通电流,使之产生相同方向的磁场。以三相BLDC为例,该电机极对数为三,让每对“磁极”分别按一定顺序导通,达到相当于磁场转起来的效果。中间的永磁体转子在磁场作用下总是有保持磁场方向相同的运动趋势,便会“跟随”转动的磁场转动。不断改变通电顺序来达到使定子“转”起来的目的。


直流电机是应用很早的电机。在磁场中放置线圈,通过流动的电流,线圈会被一侧的磁极排斥,同时被另一侧磁极所吸引,在这种作用下不断旋转。在旋转过程中令通向线圈中的电流反向流动,使其持续旋转。电机中有个叫"换向器"的部分是靠"电刷"供电的,"电刷"的位置在"转向器"上方,随着旋转不断移动。通过改变电刷的位置,可使电流方向发生变化。换向器和电刷是DC电机的旋转所不可或缺的结构。



活跃于多个领域的电机简单看看各类电机的特点和用途。从构造简单而又容易操控的DC电机(有刷电机)通常被用在家电产品用途上或用在汽车的“电动后视镜的开闭、方向控制”等用途上。虽然它既廉价又能用在多个领域上,但它也有缺陷。由于换向器会和电刷接触,它的寿命很短,必须定期更换电刷或保修。


市场上,各式各样的电机活跃于多个领域。其中,BLDC电机(无刷电机)具有怎样的特点才会用途如此之广呢?

BLDC电机中的“BL”意为“无刷”,就是DC电机(有刷电机)中的“电刷”没有了。电刷在DC电机(有刷电机)里扮演的角色是通过换向器向转子里的线圈通电。


DC电机(有刷电机)中被固定的永磁体所制造出的磁场是不会动的,通过控制线圈(转子)在其内部产生的磁场来旋转。要通过改变电压来改变旋转数。BLDC电机的转子是永磁体,通过改变周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转。通过控制通向线圈的电流方向和大小来控制转子的旋转。



BLDC电机将永磁体作为转子。由于无需向转子通电,因此不需要电刷和换向器。从外部对通向线圈的电进行控制。

BLDC电机的优点

BLDC电机的定子上有三个线圈,每个线圈有两根电线,电机中共有六根引出线。实际上,由于是内部接线,通常只需要三根线,但还是比先前所说的DC电机(有刷电机)要多出一根。纯靠连接电池的正负极是不会动的。至于如何运行BLDC电机将在本系列的第二回中进行说明。此次我们要关注的是BLDC电机的优点。
BLDC电机特点之一是“效能性”。可以控制它的回旋力(扭矩)始终保持大值。DC电机(有刷电机)的话,旋转过程中大扭矩只能保持一个瞬间,无法始终保持大值。若DC电机(有刷电机)想要得到和BLDC电机一样大的扭矩,只能加大它的磁铁。这就是为什么小型BLDC电机也能发出强大力量的原因。

BLDC电机特点之二是“良好的控制性”。BLDC电机可以丝毫不差的得到你所想要的扭矩、旋转数等。BLDC电机可以精确地反馈目标旋转数、扭矩等。通过精确的控制可以抑制电机的发热和电力的消耗。若是电池驱动,则能通过周密的控制,延长驱动时间。
除此之外耐用电气噪音小等特点。上述两点是无电刷所带来的优势。

若不希望使用过程中产生噪音,会考虑采用BLDC电机。


适用于效能性、多样操控、寿命长的BLDC电机一般会往往被用于能够发挥其效能性、寿命长的特点,被连续使用的产品中。例如:家电。人们很早开始使用洗衣机和空调。电风扇中也开始采用BLDC电机,并成功促使消耗电力大幅度下降。正是因为效率高才让消耗电力下降的。
吸尘机中也采用了BLDC电机。在某个事例中,通过变更控制系统,实现了旋转数的大幅度上升。这个事例体现了BLDC电机的良好控制性。
作为重要存储介质的硬盘,其旋转部分也采用了BLDC电机。由于它是需要长时间运转的电机,因此耐用性很重要。当然,它还有极力抑制电力消耗的用途。这里的效能性也和电力的低消耗有关。


BLDC电机有望被应用在更广泛的领域中。BLDC电机将会在小型机器人,尤其是在制造以外的领域提供服务的“服务机器人”中得到广泛应用。“

还可用于运输方面。一直以来,老年人电动车或高尔夫球车中大多采用简单的DC电机,开始采用具有良好控制性的效能性BLDC电机了。可以通过细微的控制,延长电池的持续时间。BLDC电机还适用于无人机中。尤其是多轴机架的无人机,由于它是通过改变螺旋桨的旋转数来控制飞行姿态的,因此能够精密控制旋转的BLDC电机很有优势。


内转子型BLDC电机是典型的BLDC电机的一种,为了转动BLDC电机,必须控制线圈的电流方向及时机。

BLDC电机转动原理

BLDC电机中每隔120度放置一个线圈,总共放置三个线圈,控制通电相或线圈的电流


按电源种类和转动原理对电机进行了类,来简单看看各类电机的特点和用途



BLDC电机(无刷电机)具有以下特点:

> BLDC电机的旋转

BLDC电机中的“BL”意为“无刷”,电刷在DC电机(有刷电机)里扮演的角色是通过换向器向转子里的线圈通电。没有电刷的BLDC电机是如何向转子里的线圈通电的呢?BLDC电动机电机采用永磁体来做转子,转子里是没有线圈的。由于转子里没有线圈,所以不需要用于通电的换向器和电刷。

BLDC电机的转子是永磁体,通过改变周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转。通过控制通向线圈的电流方向和大小来控制转子的旋转。



BLDC电机


BLDC电机将永磁体作为转子。由于无需向转子通电,因此不需要电刷和换向器。从外部对通向线圈的电进行控制。

> BLDC电机的优点

BLDC电机的定子上有三个线圈,每个线圈有两根电线,电机中共有六根引出线。实际上,由于是内部接线,通常只需要三根线,但还是比先前所说的DC电机(有刷电机)要多出一根。纯靠连接电池的正负极是不会动的。

BLDC电机的特点是“效能性”。可以控制它的回旋力(扭矩)始终保持大值。DC电机(有刷电机)的话,旋转过程中大扭矩只能保持一个瞬间,无法始终保持大值。若DC电机(有刷电机)想要得到和BLDC电机一样大的扭矩,只能加大它的磁铁。这就是为什么小型BLDC电机也能发出强大力量的原因。

第二个特点是“良好的控制性”。BLDC电机可以丝毫不差的得到你所想要的扭矩、旋转数等。BLDC电机可以精确地反馈目标旋转数、扭矩等。通过精确的控制可以抑制电机的发热和电力的消耗。若是电池驱动,则能通过周密的控制,延长驱动时间。

除此之外还有耐用,电气噪音小等特点。上述两点是无电刷所带来的优势。而DC电机(有刷电机)由于电刷和换向器之间的接触,长时间使用会有损耗。接触的部分还会产生火花。尤其是换向器的缝隙碰到电刷时会出现巨大的火花和噪音。若不希望使用过程中产生噪音,会考虑采用BLDC电机。

>适用于效能性、多样操控、寿命长的BLDC电机一般会用在能够发挥其效能性、寿命长的特点,被连续使用的产品中。例如:家电。人们很早就开始使用洗衣机和空调了。电风扇中也开始采用BLDC电机,并成功促使消耗电力大幅度下降。正是因为效率高才让消耗电力下降的。

吸尘机中也采用了BLDC电机。在某个事例中,通过变更控制系统,实现了旋转数的大幅度上升。这个事例体现了BLDC电机的良好控制性。

作为重要存储介质的硬盘,其旋转部分也采用了BLDC电机。由于它是需要长时间运转的电机,因此耐用性很重要。当然,它还有极力抑制电力消耗的用途。这里的效能性也和电力的低消耗有关。

> BLDC电机的用途还有很多

BLDC电机有望被应用在更广泛的领域中。BLDC电机将会在小型机器人,尤其是在制造以外的领域提供服务的“服务机器人”中得到广泛应用。“定位对于机器人很重要,不是应该使用随电脉冲数运行的步进电机吗?”或许会有人这么想。但是在力量控制方面,BLDC电机更合适。另外,若采用步进电机,像机器人手腕这样的构造要固定在某个位置需要提供相当大的电流。若是BLDC电机,则能配合外力只提供所需的电力,从而抑制电力的消耗。

还可用于运输方面。一直以来,老年人电动车或高尔夫球车中大多采用简单的DC电机,开始采用具有良好控制性的效能性BLDC电机了。可以通过细微的控制,延长电池的持续时间。BLDC电机还适用于无人机中。尤其是多轴机架的无人机,由于它是通过改变螺旋桨的旋转数来控制飞行姿态的,因此能够精密控制旋转的BLDC电机很有优势。

BLDC电机的力量发挥到##,则需要正确的控制。仅靠连接无法转动,内转子型BLDC电机是典型的BLDC电机的一种, BLDC电机的转子上有永磁体,外侧是线圈。BLCD电机的转子没有线圈,是永磁体,因此没有必要在转子上通电。实现了不带通电用的电刷的“无刷型”。转子是永磁体,因此无法通电。无需电刷及换向器,可谋求延长使用寿命

> 改变磁通量的方向

为了转动BLDC电机,必须控制线圈的电流方向及时机。

> 使用正弦波控制,进行流畅的转动

> 使用逆变器控制电机