日期：2021-06-22 14:00 瀏覽次數(shù)：0
隨著永磁材料和電力電子元件的不斷進(jìn)步，無刷DC永磁電機(jī)發(fā)展迅速。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航空航天、現(xiàn)代科技和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。在電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，合理、正確地設(shè)計(jì)無刷DC永磁電機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)越來越重要的課題。
無刷DC永磁電機(jī)原理介紹
在有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)中，電樞繞組設(shè)置在轉(zhuǎn)子上,定子永磁體在氣隙中形成勵(lì)磁磁場。根據(jù)物理定理，在這種情況下，如果電流被迫在電樞繞組的導(dǎo)體中流動(dòng)，將產(chǎn)生作用在導(dǎo)體上的電磁力，如表達(dá)式(1)所示
F=K1Bli………………(1)
在公式(1)中：
F——電磁力(n)；
K1——常量；
B——?dú)庀洞磐芏?t)；
L——導(dǎo)線長度(m)；
I——導(dǎo)體(a)中的電流。
電樞繞組由多個(gè)線圈(或元件)組成，每個(gè)線圈由幾匝組成。如果電樞繞組的串聯(lián)導(dǎo)體總數(shù)為n和N1，并且承載相同的電流，則電磁力的大小根據(jù)公式(2)計(jì)算。
F=K2BNli………………(2)
在公式(2)中，K2是常數(shù)。
在電機(jī)中，作用在導(dǎo)體上的電動(dòng)勢對轉(zhuǎn)子的中心軸形成力矩，迫使轉(zhuǎn)子繞中心軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩的大小符合公式(3)。
M=K3BNRli………………(3)
在公式(3)中：
M——電磁轉(zhuǎn)矩(n :m)；
K3——常量；
R——導(dǎo)體相對于轉(zhuǎn)子中心軸的位置半徑(m)。
在有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)中，定子主要由永磁體磁極、導(dǎo)磁瓶和電刷構(gòu)件所組成，轉(zhuǎn)子主要由電樞繞組和換向器所組成。的電樞繞組按一定規(guī)律與換向器相連，相鄰兩個(gè)線圈之間有一定的角位移。假設(shè)N極下的一個(gè)線圈從0電角度通電，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，線圈中的電流在氣隙磁場中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩從0值開始到0值，再從大到小。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到180電角度時(shí)，線圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩回到0值。此時(shí)線圈離開N極，進(jìn)入S極下方，線圈內(nèi)電流方向自動(dòng)切換到相反方向。開關(guān)動(dòng)作是通過幾個(gè)電刷和一個(gè)換向器的機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。電樞線圈中電流方向的這種變化稱為機(jī)械換向。
這樣，在有刷DC電機(jī)的某一磁極下，雖然線圈導(dǎo)體不斷變化，但只要施加電壓的極性保持不變，流過線圈導(dǎo)體的電流方向、作用在電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩方向以及電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向都會(huì)保持不變，這就是有刷DC電機(jī)機(jī)械換向過程的本質(zhì)。
無刷DC永磁電機(jī)的工作原理
在無刷DC磁流體電機(jī)中，電樞繞組設(shè)置在定子上，磁流體的磁極設(shè)置在轉(zhuǎn)子上。定子各相電樞繞組相對于轉(zhuǎn)子永磁體磁場的位置由轉(zhuǎn)子位置傳感器以電子或電磁方式感應(yīng)。并利用其輸出信號(hào)，通過電子換向電路，按照一定的邏輯程序，驅(qū)動(dòng)與電樞繞組相連的相應(yīng)功率開關(guān)晶體管，并將電流切換或換向到相應(yīng)的電樞繞組。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子位置傳感器不斷發(fā)出信號(hào)，使電樞繞組輪流通電，并不斷改變通電狀態(tài)，從而使某一磁極下線圈導(dǎo)體中流動(dòng)的電流始終不變。這就是無刷DC永磁電機(jī)無接觸電子換向過程的本質(zhì)。
我們可以想象：在一個(gè)有刷DC永磁電機(jī)中，如果把電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)電樞變成定子，電樞繞組連接到機(jī)械換向器的所有引線都抽出來，每根引線上都有一個(gè)功率晶體管開關(guān)；通過將靜止的永磁體向外移動(dòng)到電機(jī)的內(nèi)腔中成為轉(zhuǎn)子，無刷DC永磁電機(jī)可以轉(zhuǎn)變成無刷DC永磁電機(jī)。然而，這種實(shí)現(xiàn)方法必須包括大量功率晶體管開關(guān)元件和轉(zhuǎn)子位置傳感器。就目前的技術(shù)水平而言，這種方法很難實(shí)施或者沒有實(shí)用價(jià)值。因此，在目前的無刷DC永磁電機(jī)中，定子電樞采用與一般交流電機(jī)相似的三相繞組。通過轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子永磁磁場與定子電樞繞組三相軸的相對空間位置，通過邏輯信號(hào)處理和控制實(shí)現(xiàn)定子電樞三相繞組的電子換向。
以上非官方內(nèi)容僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。
