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图解:无刷马达工作及控制原理,写的真棒

更新时间:2023-10-13 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

分享一篇关于无刷马达的工作原理一些知识,确保只要有高二数学知识的同事就才能看得懂,希望有兴趣的同学耐心往下看,互相学习!CrB物理好资源网(原物理ok网)

首先给你们备考几个基础定则:右手定则、右手定则、右手螺旋定则。别懵逼,我下边会给你们解释。CrB物理好资源网(原物理ok网)

右手定则,这个是马达转动受力剖析的基础,简单说就是磁场中的载流导体,会遭到力的作用。CrB物理好资源网(原物理ok网)

让磁感线穿过掌心正面,右手方向为电压方向,大手指方向为形成磁力的方向,我相信喜欢玩模型的人都还有一定化学基础的哈哈。CrB物理好资源网(原物理ok网)

手指定则,这是形成感生电动势的基础,跟右手定则的相反,磁场中的导体因遭到力的牵引切割磁感线形成电动势。CrB物理好资源网(原物理ok网)

让磁感线穿过手掌,大手指方向为运动方向,右手方向为形成的电动势方向。为何要讲感生电动势呢?不晓得你们有没有类似的经历,把马达的单相线合在一起,用手去转动马达会发觉阻力特别大,这就是由于在转动马达过程中形成了感生电动势,因而形成电压,磁场中电流流过导体又会形成和转动方向相反的力,你们都会觉得转动有很大的阻力。不信可以试试。CrB物理好资源网(原物理ok网)

单相线分开,马达可以轻松转动CrB物理好资源网(原物理ok网)

单相线合并,马达转动阻力特别大CrB物理好资源网(原物理ok网)

左手螺旋定则,用双手紧握通电螺线管,使四指弯曲与电压方向一致,这么大手指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。CrB物理好资源网(原物理ok网)

这个定则是通电缆线圈判定极性的基础,绿色箭头方向即为电压方向。CrB物理好资源网(原物理ok网)

看完了三大定则,我们接出来先瞧瞧马达转动的基本原理。CrB物理好资源网(原物理ok网)

第一部份:直流马达模型CrB物理好资源网(原物理ok网)

我们找到一个高中数学学过的直流马达的模型,通过磁回路剖析法来进行一个简单的剖析。CrB物理好资源网(原物理ok网)

状态1CrB物理好资源网(原物理ok网)

当两头的线圈通上电压时,按照手指螺旋定则,会形成方向指向右的外加磁感应硬度B(如粗箭头方向所示),而中间的定子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致,以产生一个最短闭合磁力线回路,这样内定子都会按顺秒针方向旋转了。CrB物理好资源网(原物理ok网)

当定子磁场方向与外部磁场方向垂直时,定子所受的转动惯量最大。注意这儿说的是“力矩”最大,而不是“力”最大。固然,在定子磁场与外部磁场方向一致时,定子所受磁力最大,但此时定子呈水平状态,力臂为0,其实也就不会转动了。补充一句,扭力是力与力臂的乘积。其中一个为零,乘积就为零了。CrB物理好资源网(原物理ok网)

当定子转入水平位置时,即使不再遭到转动惯量的作用,但因为惯性缘由,就会继续顺秒针转动,这时若改变两头螺线管的电压方向,如右图所示,定子还会继续顺秒针往前转动。CrB物理好资源网(原物理ok网)

状态2CrB物理好资源网(原物理ok网)

这么不断改变两头螺线管的电压方向,内定子都会不停转上去了。改变电压方向的这一动作,就称作换相。补充一句:何时换相只与定子的位置有关,而与其他任何量无直接关系。CrB物理好资源网(原物理ok网)

第二部份:单相二极内定子马达CrB物理好资源网(原物理ok网)

通常来说,转子的单相定子有星形连结方法和三角连结方法,而“三相星形连结的二二导通方法”最为常用,这儿就用该模型来做个简单剖析。CrB物理好资源网(原物理ok网)

上图显示了转子定子的连结方法(定子未画出假想是个二极吸铁石),三个定子通过中心的联接点以“Y”型的形式被连结在一起。整个马达就引出三根线A,B,C。当它们之间两两通电时,有6种情况,分别是AB,AC,BC,BA,CA,CB注意这是有次序的。CrB物理好资源网(原物理ok网)

第一阶段:AB相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

当AB相通电,则A极线圈形成的磁感线方向如绿色箭头所示,B极形成的磁感线方向如图红色箭头所示,这么形成的合力方向即为红色箭头所示,这么假定其中有一个二极吸铁石,则按照“中间的定子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致”则N极方向会与红色箭头所示方向重合。至于C,暂时没他哪些事。CrB物理好资源网(原物理ok网)

第二阶段:AC相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

第三阶段:BC相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

第四阶段:BA相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

为了节约篇幅磁力矩的方向判断,我们就不一一描述CACB的模型,你们可以自己类推一下。以下为中间吸铁石(定子)的状态图:CrB物理好资源网(原物理ok网)

每位过程定子旋转60度CrB物理好资源网(原物理ok网)

六个过程即完成了完整的转动,其中6次换相CrB物理好资源网(原物理ok网)

第三部份:单相多定子多极内定子马达CrB物理好资源网(原物理ok网)

我们再来看一个复杂点的,图(a)是一个单相九定子六极(三对极)内定子马达,它的定子连线方法见图(b)。从图(b)可见,其单相定子也是在中间点联接在一起的,也属于星形连结方法。通常而言,马达的定子数目都和永磁极的数目是不一致的(例如用9定子6极,而不是6定子6极),这样是为了避免转子的齿与定子的钕铁硼相吸对齐。CrB物理好资源网(原物理ok网)

其运动的原则是:定子的N极与通电定子的S极有对齐的运动趋势,而定子的S极与通电定子的N极有对齐的运动趋势。CrB物理好资源网(原物理ok网)

即为S与N互相吸引,注意跟之前的剖析方式有一定的区别。CrB物理好资源网(原物理ok网)

好吧,还是再帮你们剖析一下吧,CrB物理好资源网(原物理ok网)

第一阶段:AB相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

第二阶段:AC相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

第三阶段:BC相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

第四阶段:BA通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

第五阶段:CA通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

第六阶段:CB通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

磁力矩的方向判断_怎么看磁力矩方向_磁力矩判断线圈运动方向CrB物理好资源网(原物理ok网)

以上为六个不同的通电状态,其中经历了五个转动过程。每位过程为20度。CrB物理好资源网(原物理ok网)

第四部份:外定子无刷直流马达CrB物理好资源网(原物理ok网)

看完了内定子无刷直流马达的结构,我们来看外定子的。其区别就在于,外定子马达将原先处于中心位置的钕铁硼弄成一片片,贴到了壳体上,马达运行时,是整个壳体在转,而中间的线圈绕组不动。外定子无刷直流马达较内定子来说,定子的转动力矩要大好多(由于定子的主要质量都集中在壳体上),所以怠速较内定子马达要慢,一般KV值在几百到几千之间。也是航模主要运用的无刷马达。CrB物理好资源网(原物理ok网)

顺便啰嗦一下吧。无刷马达KV值定义为:怠速/V,意思为输入电流每降低1伏特,无刷马达空转怠速降低的怠速值。例如说,标称值为的外定子无刷马达,在11伏的电流条件下,最大空载怠速即为:(rpm的涵义是:转/分钟)。CrB物理好资源网(原物理ok网)

同系列同外观规格的无刷马达,按照绕线阻值的多少,会表现出不同的KV特点。绕线阻值多的,KV值低,最高输出电压小,力矩大;绕线阻值少的,KV值高磁力矩的方向判断,最高输出电压大,力矩小。我以前测试过穿越机2204马达的极限电压,单马达能彪上25A,而2212系列马达15A都上不了。CrB物理好资源网(原物理ok网)

外定子无刷直流马达的结构CrB物理好资源网(原物理ok网)

剖析方式也和内定子马达类似,你们可以自己剖析一下,按照手指螺旋定律判定线圈的N/S极,定子永磁体的N极与转子定子的S极有对齐(吸引)的趋势,定子永磁体的S极与转子定子的N极有对齐(吸引)的趋势,进而驱动马达转动。CrB物理好资源网(原物理ok网)

精典无刷马达2212马达结构剖析。CrB物理好资源网(原物理ok网)

图为DJI2312S马达和XXD2212马达的(解剖图)CrB物理好资源网(原物理ok网)

其结构如下:转子定子固定在基座上,转轴和壳体固定在一起产生定子,插入转子中间的轴承。CrB物理好资源网(原物理ok网)

图为线圈拆解图CrB物理好资源网(原物理ok网)

图为12定子14极(即7对极),马达定子绕发图CrB物理好资源网(原物理ok网)

旁边画出了6种两相通电的情形,可以看出,虽然定子和磁体的数目可以有许多种变化,但从电调控制的角度看,其通电顺序虽然是相同的,也就是说,不管外定子还是内定子马达,都遵守AB->AC->BC->BA->CA->CB的次序进行通电换相。其实,假如你想让马达反转的话,电子方式是按倒过来的顺序通电;化学方式直接对调任意两根线,假定A和B对调,这么次序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA,你们有没有发觉这儿次序就完全倒过来了。CrB物理好资源网(原物理ok网)

AB相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

AC相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

BC相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

BA相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

CA相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

CB相通电CrB物理好资源网(原物理ok网)

要说明一下的是,因为每根引出线同时接入两个定子,所以电压是分两路走的。这儿为使问题尽量简单化,下边几个图中只画出了主要一路的电压方向,还有一路电压未画出,另一路电压的具体情况放到旁边进行剖析,涉及到电路测量换相位置。CrB物理好资源网(原物理ok网)

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