外转子无刷直流电机的工作原理图
无刷直流电机的工作原理
普通直流电动机得电枢在转子上,而定子产生固定不动得磁场。
为了使直流电动机旋转,需要通过换向器与电刷不断改变电枢绕组中电流得方向,使两个磁场得方向始终保持相互垂直，从而产生恒定得转矩驱动电动机不断旋转。
无刷直流电动机为了去掉电刷,将去,而,这样得结构正好与普通直流电动机相反;然而，即使这样改变还不够, 因为定子上得电枢通过直流电后，只能产生不变得磁场, 电动机依然转不起来。
为了使电动机转起来,必须使,这样才干使定子磁场随着转子得位置在不断地变化,使定子磁场与转子永磁磁场始终保持摆布得空间角,产生转矩推动转子旋转。
无刷直流电动机由电动机主体与驱动器组成,就是一种典型得机电一体化产品。
ﻫ电动机得定子绕组多做成三相对称星形接法, 同三相异步电动机十分相似。
电●动机得转子上粘有已充磁得永磁体，为了检测电动机转子得极性，在电动机内装有位置传感器。
驱动器由功率电子器件与集成电路等构成,其功能就是:接受电动机得启动、住手、制动信号, 以控制电动机得启动、住手与制动;接受位置传感器信号与正反转信号,用来控制逆变桥各功率管得通断,产生连续转矩;接受速度指令与速度反馈信号,用来控制与调整转速;提供保护与显示等等。
无刷直流电动机得原理简图如图一所示:ﻫ主电路就是一个典型得电压型交-直－交电路,逆变器提供等幅等频5-26KH Z调制波得对称交变矩形波。
永磁体N- S交替交换,使位置传感器产生相位差1 20°得U、V、W方波,结合正/反转信号产生有效得六状态编码信号:1 0 1 、1 00、110、010、0 11、001,通过逻辑组建处理产生T1-T4导通、T1－T6 导通、T3-T6 导通、T3-T2 导通、T5-T 2导通、T5-T4 导通,也就就是说将直流母线电压挨次加在A+B-、A＋C-、B+C-、B+A - 、C+A -、C＋B-上,这样转子每转过一对N-S 极,T1-T6 功率管即按固定组合成六种状态得挨次导通。
无刷直流电机原理(个人整理版)PPT课件
3.5反电动势
3.工作原理 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。
定、转子磁芯均由高频导磁材 料(如软磁铁氧体)制成。
定子有6个级，间隔的三个极 为同一绕组，接高频电源，作为 励磁极，其他为感应极，作为输 出端。
电机运行时，输入绕组中通以 高频激磁电流，当转子扇形磁芯 处在输出绕组下面时，输入和输 出绕组通过定、转子磁芯耦合， 输出绕组中则感应出高频信号， 经滤波整形和逻辑处理后，即可 控制逆变器开关管。
1. 线性型 2. 开关型 3. 锁存型
2.5.4旋转变压器
2.结构构成 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。
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。
1.3无刷直流电机与有刷直流电机比较
1.特点应用
特性
无刷直流电机
换向器 寿命
基于霍尔传感器的电子换向 较长
无刷电机工作及控制原理(图解)
无刷电机工作及控制原理(图解）左手定则，这个就是电机转动受力分析得基础，简单说就就是磁场中得载流导体,会受到力得作用。
让磁感线穿过手掌正面，手指方向为电流方向,大拇指方向为产生磁力得方向,我相信喜欢玩模型得人都还有一定物理基础得哈哈.让磁感线穿过掌心，大拇指方向为运动方向，手指方向为产生得电动势方向。
为什么要讲感生电动势呢?不知道大家有没有类似得经历，把电机得三相线合在一起,用手去转动电机会发现阻力非常大，这就就是因为在转动电机过程中产生了感生电动势，从而产生电流，磁场中电流流过导体又会产生与转动方向相反得力，大家就会感觉转动有很大得阻力。
不信可以试试.三相线分开,电机可以轻松转动三相线合并，电机转动阻力非常大右手螺旋定则，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指得那一端就就是通电螺旋管得N极。
状态1当两头得线圈通上电流时，根据右手螺旋定则,会产生方向指向右得外加磁感应强度B(如粗箭头方向所示），而中间得转子会尽量使自己内部得磁感线方向与外磁感线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。
当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受得转动力矩最大.注意这里说得就是“力矩”最大,而不就是“力”最大。
诚然,在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。
补充一句,力矩就是力与力臂得乘积。
其中一个为零,乘积就为零了.当转子转到水平位置时,虽然不再受到转动力矩得作用，但由于惯性原因,还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管得电流方向,如下图所示,转子就会继续顺时针向前转动,状态2如此不断改变两头螺线管得电流方向,内转子就会不停转起来了。
改变电流方向得这一动作，就叫做换相。
补充一句：何时换相只与转子得位置有关,而与其她任何量无直接关系。
第二部分：三相二极内转子电机一般来说,定子得三相绕组有星形联结方式与三角联结方式，而“三相星形联结得二二导通方式”最为常用，这里就用该模型来做个简单分析。
永磁无刷直流电机简介
表贴凸出式和插入式转子磁路构造图
电气学院
1）表贴凸出式转子磁路构造 • 其构造简朴，制造成本较低，转动惯量较小，多用于矩形
波永磁同步电动机和恒功率运营范围不宽旳永磁同步电动 机中
2）表贴插入式转子磁路构造 • 这种构造可充分利用转子构造磁路旳不对称性所产生旳磁
阻转矩，提升电机旳功率密度。制造工艺也较简朴。一般 用于某些调速永磁同步电动机中。
B
（2）空载时铁心中旳附加（或杂散）损耗，它是由定转子开槽引起旳气隙磁导变化 而产生旳谐波磁场在对方表面产生旳表面损耗及脉振损耗。 （3）电气损耗，是由工作电流在绕组中产生旳损耗，对直流电机或同步电机而言， 也涉及电刷在换向器或集电环上旳接触电阻损耗。
（4）负载时旳附加（或杂散）损耗，是由定子或转子电流所产 生旳漏磁场在定、转子绕组里和铁心及构造件里引起旳多种损耗。
• 假如将一只霍尔传感器安装在接近转子旳位置，当N极逐渐接近 霍尔传感器即磁感应强度到达一定值时，其输出是导通状态；
• 当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时，其输出依 然保持导通状态；只有磁场转变为S极并到达一定值时，其输出 才翻转为截止状态。
• 在S-N交替变化磁场下，传感器输出波形占高、低电平各占50%。 • 假如转子是一对极，则电机旋转一周霍尔传感器输出一种周期旳
✓ 具有很好旳力学特征，韧性好、抗压强度高、可加工等
✓ 价格合理，经济性好
电气学院
• 铁氧体：适合于对电机体积、重量和性能要求不高，而对电机旳经济 性要求高旳场合。
• 铝镍钴：适合于对电机体积、重量和性能要求不高，但工作温度超出 300度或要求温度稳定性好且电机旳成本不高旳场合。
• 钕铁硼：适合于对电机体积、重量和性能要求很高，工作环境温度不 高，对永磁体温度稳定性要求不高旳场合。
直流电机的基本工作原理与结构1PPT课件
1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.1.1 直流电机的基本工作原理
直流电机分为直流电动机和直流发电机两大类， 其工作原理可通过直流电机的简化模型进行说明。
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直流发电机的工作原理
图1.1为直流发电机的简化模型。图中N, S为固定不动的定子 磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的转子线圈，线圈的首端a， 末端d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同转动的导电换向片上。 转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷实 现的。在定子与转子间有间隙存在，称其为气隙。
实际直流电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。线圈 分布于电枢铁心表面的不同位置上，并按照一定的规律连接起来， 构成电机的电枢绕组。磁极N, S也是根据需要交替放置多对。
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1.1.2 直流电机的基本结构
直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组成， 定子与转子之间有空隙,称为气隙。 定子部分包括机座、主磁极、换向极、端盖、电刷等装置；转子部 分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等部件。
图1.4 直流电机的主磁极 8
上。
直流电机的基本结构（续2）
（3）换向极
换向极用来改善换
向，由铁心和套在铁心 上的绕组构成，如图1.5 所示。换向极铁心一般 用整块钢制成，如换向 要求较高，则用 1.0mm ～ 1.5mm 厚 的 钢 板叠压而成，其绕组中 流过的是电枢电流。换 向极装在相邻两主极之 间，用螺钉固定在机座 上。
下面介绍直流电机主要部件的作用与基本结构，如图1.3所示。
1—风扇；2—机座；3—电枢；4—主磁极；5—刷架；6— 换向器；7—接线板； 8—出线盒；9—换向极；10—端盖
图1.3直流电动机的结构图 7
无刷直流电动机的基本结构
图10－4 定子大小齿结构
定子铁心中放置对称的多相（三相、四相或五相）电 枢绕组，对称多相电枢绕组接成星形或封闭形（角形）， 各相绕组分别与电子开关线路中的相应功率开关管相连。 当电动机经功率开关电路接上电源后，电流流入绕组，产 生磁场，该磁场与转子磁场相互作用而产生电磁转矩，电 动机带动负载旋转。电动机转动起来后，便在绕组中产生 反电动势，吸收一定的电功率并通过转子输出一定的机械 功率，从而将电能转换为机械能。要求绕组能流过一定的 电流，产生足够的磁场并得到足够的转矩。
图10－3 无刷直流电动机内转子结构型式 （a）面贴式；（b）内嵌式；（c）整体粘结式
定子是电机本体的静止部分，称为电枢，主要由导磁
定子铁心用硅钢片叠成以减少铁心损耗，同时为减少 涡流损耗，在硅钢片表面涂绝缘漆，将硅钢片冲成带有齿 槽的冲片，槽数根据绕组的相数和极数来定。常用的定子 铁心结构有两种，一种为分数槽(每极每相槽数为分数)集中 绕组结构，其类似于传统直流电机定子磁极的大齿（凸极） 结构，凸极上绕有集中绕组，有时在大齿表面开有多个小 齿以减小齿槽转矩，定子大、小齿结构如图10－4所示；另 一种与普通的同步电动机或感应电动机类似，在叠装好的 铁心槽内嵌放跨接式的集中或分布绕组，其线圈可以是整 距也可以是短距，为减少齿槽转矩和噪音，定子铁心有时 采用斜槽。
2 转子磁场相对于定子绕组位置的检测是无刷直流电动
机运行的关键，对这一位置检测的直接方法就是采用位置 传感器，将转子磁极的位置信号转换成电信号。 正余弦旋转变压器或者编码器也可用作位置传感器，但成 本较高，仅用在精密控制场合。此外，还有利用容易检测 的电量信号来间接判断转子磁极位置的方案，其中最具代 表性的是电动机定子绕组的反电动势过零检测法或者称为 端电压比较法(详见10.6节)
图文讲解无刷直流电机的工作原理
图文讲解无刷直流电机的工作原理电动无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成导读：,是一种典型的机电一体化产品。
同三相异步电动机十分相似。
它的应用非常广泛，,机的定子绕组多做成三相对称星形接法在很多机电一体化设备上都有它的身影。
什么是无刷电机？无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
由于无刷所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另直流电动机是以自控式运行的，加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。
中小容量的无刷直流电动机的永磁体，稀土永磁无刷电动机的体积比材料。
因此，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
. . .无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于统的接触式换向器和电刷。
它具有可靠性高、高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。
位置传感按转子（即检测转子磁极相对定子绕组的位位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流按并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，置，定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开。
一定的逻辑关系进行绕组电流切换）关电路提供。
位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。
采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。
采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。
转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。
（例是在定子组件上安装有电磁传感器部件采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将如耦合变压器、接近开关、LC 使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。
直流电机工作原理图.wps
直流电动机的工作原理
导体受力的方向用左手定则确定。
这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。
如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。
图1.3 直流电动机的原理模型当电枢转了180°后，导体cd转到N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经导体cd 、ab 后，从电刷B流出。
这时导体cd 受力方向变为从右向左，导体ab 受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。
图1.4 直流电动机原理模型因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd 流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷B流出的方向。
这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。
这就是直流电动机的工作原理。