3D动画演示:无刷直流电机的工作原理

根据昨天咱们提到的这张电机的分类图,说完有刷电机了,如果不简单的提一下无刷电机,感觉这件事不完整,今天咱们就简单的说一下无刷电机(BLDC电机)。

LearnEngineering制作的动画,讲解了无刷直流电动机的工作原理。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!

 

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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。由于无刷直流电动机是以自控式运行的,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加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。

无刷就是有刷电机中的“电刷”没有了,电刷在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。那么没有电刷的电机是如何向转子里的线圈通电的呢?

原来无刷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。取而代之的是作为定子的线圈。

无刷电机的起源从头来讲也是比较简单的:大部分有刷直流电机的问题都来自于电刷。电刷可能打火花、磨损、产生很强的噪音并产生很大一部分功耗,导致速度被严重限制,且不容易冷却。这意味着您不能在任何易燃物周围、需要长使用寿命、静音或高效率的应用条件下、在任何高速或高功耗系统中使用有刷直流电机。这都是电刷显著的缺点,取消电刷就可以解决这些问题,但是不好的地方是同时消除了机械换向。

有刷直流电机结构

缺乏机械换向会造成其它问题,因为电机需要换向。无刷电机使用电气换向,这种换向方式下,您需要确保电机中的电流始终产生一个可以移动转子的磁场。但是看看下图,需要先知道转子在哪里,才能考虑如何施加电流来移动转子。

无刷直流电机结构


线圈不动,磁极旋转。无刷直流电机,通过霍尔元件,感知永磁体磁极的位置,根据这种感知,使用电子线路,适时切换线圈中电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机。

无刷电机的外观及内部构造


少了电刷,无刷直流电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷直流电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。

 

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