电机有各式各样的种类,而无刷直流电机是当今最理想的调速电机。无刷直流电机集直流电机与交流电机的优点于一身,既有直流电机良好的调整性能,又有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。因而备受市场欢迎,广泛应用于汽车、家电、工业设备等领域中。今天我们来看看无刷直流电机的结构。
无刷直流电机主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器(可有可无)组成。
1、定子
无刷直流电机的定子结构与感应电机相似。它由堆叠的钢叠片组成,并带有轴向切槽以用于缠绕。无刷直流电机中的绕组与传统感应电机的绕组略有不同。
通常,大多数无刷直流电机由三个定子绕组组成,这三个定子绕组以星形或“Y”形连接(无中性点)。另外,基于线圈互连,定子绕组进一步分为梯形和正弦电动机。
在梯形电动机中,驱动电流和反电动势均呈梯形形状(在正弦电动机的情况下为正弦形)。通常,在汽车和机器人技术(混合动力汽车和机器人手臂)中使用额定48 V(或以下)的电动机。
2、转子
无刷直流电机的转子部分由永磁体(通常是稀土合金磁体,例如钕(Nd),钐钴(SmCo)和钕铁硼(NdFeB)组成。
根据应用,极数可以在2到8个之间变化,北极(N)和南极(S)交替放置。下图显示了磁极的三种不同布置。
(a):磁体放置在转子的外周上。
(b):称为电磁嵌入式转子,其中矩形永磁体嵌入转子的铁心中。
(c):将磁体插入转子的铁芯中。
3、位置传感器(霍尔传感器)
由于无刷直流电机电机中没有电刷,因此换向是电子控制的。为了使电机旋转,必须顺序地给定子绕组通电,并且必须知道转子的位置(即转子的北极和南极)才能精确地给一组特定的定子绕组通电。
通常使用霍尔传感器(根据霍尔效应原理工作)的位置传感器来检测转子的位置并将其转换为电信号。大多数无刷直流电机使用三个霍尔传感器,这些传感器嵌入到定子中以检测转子的位置。
霍尔传感器的输出将是高电平还是低电平,这取决于转子的北极是南极还是北极附近。通过组合三个传感器的结果,可以确定通电的确切顺序。
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