无刷直流电机原理(个人整理版).pptxVIP

;1.无刷直流电机的特点应用

2.无刷直流电机的结构组成

3.无刷直流电机的工作原理

4.无刷直流电机的控制系统

5.无刷直流电机的控制方法

6.无刷直流电机的典型参数;;1.1直流电机;换向（相）又可以称为“换流”。在无刷直流永磁电机中，来自转子位置传感器的信号，经处理后按一定的逻辑程序，驱使某些与电枢绕组相连接的功率开关晶体管在某一瞬间导通或截止，迫使某些原来没有电流的电枢绕组内开始流通电流，某些原来有电流的电枢绕组内开始关断电流或改变电流的流通方向，从而迫使定子磁状态产生变化。

我们把这种利用电子电路来实现电枢绕组内电流变化的物理过程称为电子换向（相）或“换流”。每“换流”一次，定子磁状态就改变一次，连续不断地“换流”，就会在工作气息内产生一个跳跃式的旋转磁场。;特性;;外转子式;根据转子中需要的磁场密度选择制造转子的合适磁性材料。传统使用铁氧体来制造永磁体。铁氧体比较便宜，但缺点是给定体积的磁通密度低。相比之下，合金材料单位体积的磁场密度高，生成相同转矩所需的体积小。

随着技术的进步，稀土合金磁体正越来越受欢迎。

稀土合金磁体有金属铷（Nd）、钐钴（SmCo）以及汝铁硼铁氧体合金（NdFeB）等。;;无刷直流电机的定子绕组连接主要有：

（1）星形联结三相半桥式；

（2）星形联结三相全桥式；

（3）三角形联结三相全桥式。;状态;绕组利用率：三相绕组优于四相、五相绕组

转矩脉动：相数越多，转矩脉动越小

电路成本：相数越多，电路成本越高;?;磁力线分布（分布绕组）;磁力线分布（集中绕组）;磁力线分布（分数槽绕组）;2.结构构成;19;固定在定子上的几个光电耦合开关和固定在转子轴上的遮光盘组成。每只光电耦合开关是由相互对着的红外发光二极管（或激光器）和光电管（光电二极管，三极管或光电池）组成。

红外发光二极管（或激光器）通上电后，发出红外光（或激光）；当遮光盘随着转轴转动时，光线依次通过光槽（孔），使对着的光电管导通，相应地产生反应转子相对定子位置的电信号，经放大后去控制功率晶体管，使相应的定子绕组切换电流。

光电式位置传感器产生的电信号一般都较弱，需要经过放大才能去控制功率晶体管。但它输出的是直流电信号，不必再进行整流。;图中两个霍尔元件H1和H2以间隔90°电角度粘于电机定子绕组A和B的轴线上，并通上控制电流，电机转子磁钢兼作位置传感器的转子。

当电机转子旋转时磁钢N极和S极轮流通过霍尔元件H1和H2，因而产生对应转子位置的两个正的和两个负的霍尔电势，经放大后去控制功率晶体管导通，使四个定子绕组轮流切换电流。

霍尔无刷直流电动机结构简单，体积小，但安置和定位不便，元件片薄易碎，对环境及工作温度有一定要求，耐震差。;旋转变压器的输出电压与转子转角呈一定的函数关系，它又是一种精密测位用的机电元件，在伺服系统、数据传输系统和随动系统中也得到了广泛的应用。

这种变压器的原、副边绕组分别装在定、转子上。原、副边绕组之间的电磁耦合程度由转子的转角决定，意味着：转子绕组的输出电压大小及相位必然与转子的转角有关。;项目;?;;转子可以简化为1对磁极的磁体；

定子线圈，根据其绕线方式，可以简化为3个公共点相连的线圈；

定子线圈通电产生的磁场满足矢量合成原则；

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。;3.工作原理;无刷直流电机的电流和感应电动势具有以下特点：

（1）感应电动势为三相对称的梯形波，其波顶宽为120°；

（2）电流为三相对称的方波；

（3）梯形波反电势与方波电流在相位上严格同步。;3.工作原理;在任何时刻，定子上只有两相同时导通，且导通相的定子电流幅值保持不变：;BLDC电机转动时，每个绕组都会产生叫做反电动势的电压，根据楞次定律，其方向与提供给绕组的主电压相反。这一反电动势的极性与励磁电压相反。反电动势主要取决于三个因素：

转子角速度

转子磁体产生的磁场

定子绕组的匝数

电机设计完毕后，转子磁场和定子绕组的匝数都是固定的。唯一决定反电动势的因素就是角速度，或者说转子转速，随着转子转速的提高，反电动势也随之增加。反电动势常数可用于估计给定转速下的反电动势。

绕组两端的压降可通过从供电电压中减去反电动势值算出。使用反电动势常数设计电机的方法如下：当电机以额定转速运行时，反电动势和供电电压间的电势差足以使电机消耗额定电流，提供额定转矩。如果电机转速超过额定转速，反电动势会显著增长，从而降低绕组两端的压降，减小电流，从而导致转矩曲线下降。转速曲线上最后一点表示供电电压等于反电动势与电机中压降损耗之和，此时电流和转矩都等于0。;3.工作原理;机械特性曲线;;