无刷电机概述
无刷直流(Brushless Direct Current, BLDC)电机属于同步电机的一种,可配置为单相,两相,三相。此文讨论的都是三相无刷电机。
无刷电机不使用电刷进行换向,而是使用电子换向,具有以下优点:
更好的转速-转矩特性
快速的动态响应
高效率
使用寿命长
运转无噪音
较高的转速范围
BLDC 无刷电机
无刷电机的组成分为定子和转子两部分:
定子是线圈绕组电枢,具有三个星型连接的定子绕组,沿着定子圆周分布这些绕组,以构成均匀分布的磁极。
转子用永磁体制成,永磁体的磁极数目大多为 2 到 8 磁极。南磁极和北磁极交替。
BLDC 无刷电机运转方式
如果只给电机通固定的直流电流,电机只会产生不变的磁场。无法转动起来。只有通过适当的顺序来为定子相位供电,在定子上产生一个旋转磁场。转子的固有磁极跟随定子的旋转磁场有序旋转,才能达到转动的目的。
备注
理想状态下,转矩峰值出现在两个磁场正交时候,而在两磁场平行时最弱。
重要参数:
KV 值 (rpm/V):可以直观表示无刷电机在具体工作电压下的具体转速。
\[最大空转转速 (rpm) = KV * 工作电压\]
转矩 (Nm):电机中转子产生的可以用来带动机械负载的驱动力矩。
转速 (rpm):电机每分钟的转速。
最大电流 (A):可以承受并安全工作的最大电流。
极对数 Pp:转子上磁钢的数量除以 2,可以通过给任意两相通过小电压,手动旋转电机一周,感受阻力的次数就是极对数。如感到 6 次阻力,极对数就是 6。
相电感 LS (H):电机静止时的定子绕组两端的电感为 LL, 相电感为其一半:
\[LS = LL / 2\]
相电阻 RS (Ω):万用表测电机两项电阻 RL,相电阻为其一半:
\[RS = RL / 2\]