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无刷电机
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图文科普无刷电机的原理与驱动方式


无刷电机是相对于有刷电机而言的,有刷电机在换相的时候是通过电刷和换向器来实现的。由于电刷的存在,导致有刷电机在旋转的时候,电刷一直接触损耗严重,也会产生电火花。而无刷电机比有刷电机少了电刷和换向器,噪音更小、寿命更长。

1、无刷电机的工作原理

无刷电机主要由转子、定子和霍尔传感器构成,转子的材料是永磁体,定子缠绕着铜线作为绕组,霍尔传感器在启动时用来检测转子的位置(也有无感电机)。给绕组通电后,定子产生磁性和转子同极性相吸、异极性相互排斥,依次来驱动转子转动。

无刷电机的工作原理
 

 

以具有三个绕组的无刷电机为例,在定子上缠绕了三个绕组线圈,三个线圈的一端连接在一起,另一端分别引出形成三相的U,V,W相线,在同一时刻只有两个线圈绕组通电,总共有六个节拍控制。

2、无刷电机的驱动方式

具有三个绕组线圈的无刷电机,一般通过6个MOS构成桥式电路来驱动,在任意时刻只有两个MOS管同时导通,并且上下桥臂的MOS管不同时导通,如Q1、Q5通;Q1、Q6通;Q2、Q6通;Q2、Q4通;Q3、Q4通;Q3、Q5通等总共六个节拍。在启动的瞬间,有感无刷电机通过霍尔传感器来确定转子的位置;无感电机通过反向感应电动势来确定转子的位置。驱动电路如下。在驱动方式上有方波和正弦波之分。

无刷电机的驱动方式

 

3、有刷电机和无刷电机的优缺点对比

这两种电机的区别主要表现在电刷和换向器。有刷电机噪音大、电刷损耗大、使用寿命短,而用了电子元器件来代替电刷后,不仅降低了电刷摩擦时的噪音、又消除了电刷损耗带来的故障,所以无刷电机比有刷电机应用更加广泛。



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