《无刷直流电机》PPT课件.ppt

无 刷 直 流 电 机一 、 原 理二 、 性 能三 、 设 计四 、 计 算 实 例 一 、 原 理 利 用 霍 尔 元 件 对 磁 力 线 的 感 应 ， 使 定 子 中的 线 圈 电 磁 性 改 变 ， 推 动 转 子 （ 磁 钢 环 ）转 动 。 1、 霍 尔 元 件 2、 霍 尔 元 件 的 电 路 3、 转 动 换 相 原 理 1、 霍 尔 元 件 霍 尔 效 应 是 1879年 被 美 国 物 理 学 家 霍 尔 发 现 的 。 霍 尔 元 件 是 一 种 基 于 霍 尔 效 应 的 磁 传 感 器 。 霍 尔 元 件 以 半 导 体 材 为 基 底 制 作 ， 如 Ge、 Si、InSb、 GaAs、 InAs、 InAsP等 霍 尔 元 件 分 类 ： 开 关 型 和 线 性 电 流 通 过 基 底 时 ， 受 洛 伦 兹 力而 产 生 电 流 粒 子 偏 移 ， 使 基 底 一侧 产 生 +/-电 荷 。 为 电 信 号 。磁 场 改 变 ， 电 信 号 改 变 。 2、 霍 尔 元 件 的 电 路 霍 尔 元 件 内 部 电 路 （ 以 277为 例 ）稳 压 电 源反 向 保 护 器 差 分放 大 器 VOUT1 4 GNDVOUT2 霍 尔元 件 施 密 特触 发 器 输 出级Vcc 说 明1） 电 压 调 节 器 ： 当 电 源 电 压 从 3.5V20V变 化 时 ， 保 证 该 电 路 正 常工 作 。2） 反 向 保 护 器 ： 当 应 用 电 源 反 接 或 在 使 用 过 程 中 受 到 反 向 脉 冲 电 压的 干 扰 时 ， 对 电 路 起 保 护 作 用 ， 保 护 电 压 可 达 30V;3） 霍 尔 电 压 发 生 器 ： 将 变 化 的 磁 信 号 转 换 成 相 应 的 电 信 号 。4） 差 分 放 大 器 ： 将 霍 尔 电 压 发 生 器 输 出 的 微 弱 电 压 信 号 放 大 。5） 施 密 特 触 发 器 ： 将 差 分 放 大 器 输 出 的 模 拟 信 号 转 换 成 数 字 信 号 。6） 温 度 补 偿 器 ： 确 保 集 成 电 路 在 -20 +85 之 间 可 靠 地 工 作 。7） 互 补 输 出 器 ： 输 出 电 流 可 直 接 驱 动 无 刷 风 机 的 两 组 绕 组 。 当 无 刷风 机 接 通 电 源 时 ， 若 霍 尔 电 压 发 生 器 受 到 交 变 磁 场 的 作 用 ， 输 出 端（ 2） 和 （ 3） 的 电 位 状 态 也 随 着 发 生 变 化 ， 从 而 改 变 负 载 （ 风 机 绕组 ） 电 流 的 方 向 ， 使 风 机 正 常 运 转 。 3、 转 动 换 相 原 理 当 转 子 转 过 一 定 角 度 后 ，霍 尔 元 件 感 受 到 磁 场 方向 的 变 化 ， 使 引 出 信 号改 变 。 从 而 改 变 定 子 线圈 的 电 流 方 向 。 使 电 流磁 场 与 转 子 磁 场 相 互 作用 ， 产 生 旋 转 力 矩 。 二 、 性 能 1、 安 培 力 2、 反 电 势 3、 电 压 4、 转 速 1、 安 培 力基 础 知 识 ：1)运 动 电 荷 在 磁 场 中 所 受 到 的 力 称 为 洛 伦 兹 力 ， 即 磁 场 对运 动 电 荷 的 作 用 力 。 洛 兹 力 的 公 式 ： F=QvB。 2） 通 电 导 线 在 磁 场 中 受 到 的 作 用 力 。 磁 场 对 电 流 的 作 用 力通 常 称 为 安 培 力 ， 安 培 力 公 式 ： F=ILBsin(I， B)， 方向 ： 左 手 定 则 。 3） 通 电 导 线 安 培 力 是 洛 伦 兹 力 的 宏 观 表 现 ， 安 培 力 的 实 质是 形 成 电 流 的 定 向 移 动 的 电 荷 所 受 洛 伦 兹 力 的 合 力 。 为 电 机 极 对 数p pNiRL pRNLiMRLpLpRLB RNBLiRFM N 22电 机 应 用 ： 1） 一 根 导 线 切 割 磁 力 线 产 生 的 力 F=iLB N根 导 线 切 割 磁 力 线 产 生 的 力 FN=NiLB2） 力 矩 2、 反 电 势 1)电 势 ： 当 导 线 切 割 磁 力 线 时 ， 在 导 线 两 端产 生 的 电 动 势 。 方 向 ： 右 手 定 则 2） 一 根 导 线 在 磁 场 中 运 动 所 产 生 的 电 势e=BLv=BL(2Rn)/60 N根 导 线 在 磁 场 中 运 动 所 产 生 的 电 势 为 ： ENnpRnRpNLvRLpNNBLvNe 6026022222 3、 电 压基 础 知 识回 路 电 压 定 理 （ 基 尔 霍 夫 电 压 定 律 ） ： 在 任 何 时 刻 ， 沿 着 电 路 中 的 任 一回 路 绕 行 方 向 ， 回 路 中 各 段 电 压 的 代 数 和 恒 等 于 零 。电 机 应 用电 机 里 ， U=Ir+ U+E U为 管 压 降 ， E为 反 电 势 4、 转 速 从 反 电 势 和 电 机 回 路 电 压 公 式 中 可 以 推 出 ：Np IRUUNp En 2 )(60260 三 、 设 计 1、 工 作 点 确 定 1） 客 户 数 据 ： 电 压 、 电 流 、 转 速 、 力 矩 、 电 流 、 转 向 、 连 接 方 式 、外 形 、 寿 命 2） 转 速 *力 矩 =功 率 (电 机 输 出 功 率 ) 3） 可 行 性 预 估 2、 电 磁 力 矩 计 算 1） 磁 钢 选 材 2） 气 隙 磁 密 3） 定 子 冲 片 设 计 （ 防 死 点 、 绕 线 的 工 艺 性 、 磁 路 校 核 ） 4） 电 磁PiENp ENpinMNp En NpiM 2602602226022 3、 匝 数由 转 速 公 式 可 推 导 得 出 ：*其 中 N为 根 数 ， 不 是 匝 数 。4、 其 它 校 核外 形 设 计机 械 结 构主 要 结 构 件 尺 寸 确 定槽 满 率磁 路 的 磁 饱 和电 路 及 特 殊 要 求 设 计 np IRUUNp EN 2 )(60260 四 、 设 计 实 例 1、 风 机 125-25 2、 计 算 1） 极 弧 长 = D/2p（ 极 间 距 b0、 极 身 宽 bm） 2） 磁 钢 磁 密 Br Br， 与 材 料 及 充 磁 方 式 有 关 气 隙 磁 密 B =(0.60.8)Br 计 算 各 部 分 磁 密 不 饱 和 3） 计 算 匝 数 4) 选 择 导 线 5) 校 槽 满 率 、 校 电 阻 6） 校 反 电 势 7） 校 转 速 8） 计 算 效 率