直流力矩電機的工作原理

2022-06-28 04:00:04 字數 1866 閱讀 9720

無刷直流力矩電機(brushless direct current moment motor ,bldcmm)是近年來隨著電子技術的迅速發展而發展起來的一種新型直流電動機。它是現代工業裝置、現代科學技術和軍事裝備中的重要的機電元件之一。無刷直流電動機是在有刷電動機的基礎上發展起來的。

2023年法拉第發現了電磁感應現象,奠定了現代電機的基本理論。十九世紀四十年代研製成功了第一台直流電動機。經過七十多年的發展,直流電動機才趨於成熟階段。

但是,隨著用途的擴大,對直流電動機的要求也越來越高。顯然,有接觸裝置的機械換向裝置限制了直流電動機在很多場合的應用,為了取代有刷直流電動機的那個電刷——換向器結構的機械接觸裝置,人們對此做了長期的探索。早在2023年,美國人蘭格公尺爾發明了帶控制柵極的水銀整流器,製成了由直流變交流的逆變裝置。

上個世紀三十年代,有人提出了用離子裝置實現電機的定子繞組按轉子位置換接的所謂整流子電機。此種電機由於可*性差,效率低,整個裝置笨重而又複雜,所以沒有太大的意義。

科學技術的迅速發展帶來了半導體技術的飛躍,開關型電晶體的研製成功,為創造新型直流電動機帶來了生機。2023年,美國人d.哈里森等人首次申請用電晶體換向線路代替電動機電刷接觸的專利。

這就是無刷直流電動機的雛形。其後,經過反覆的實驗和不斷的實踐,人們終於找到了用位置感測器和電子換向線路來代替有刷直流電動機的機械接觸裝置,從而為直流電動機的發展開闢了新的途徑。上個世紀六十年代初期,以接近某物而動作的接近開關式位置感測器,電磁諧振位置感測器和高頻耦合式位置感測器相繼問世。

之後,又出現了磁電耦合式和光電式位置感測器。

半導體技術的飛速發展使用使人們對2023年美國人霍爾發現的霍爾效應再次發生興趣,經過多年的努力,終於在2023年試製成功了借助霍爾元件來實現換流的無刷直流電動機,隨著比霍爾元件靈敏度更高的磁敏二極體的出現,在上世紀七十年代初期,又研製成功了借助磁敏二極體實現換流的無刷直流電動機。

由於無刷直流力矩電機是利用電子換相技術代替傳統直流時機的電刷換向的一種新型直流電動機,所以無刷直流電動機的最大特點就是沒有換向器和電刷組成的機械接觸結構。加之,客觀存在通常採用永磁體為轉子,沒有勵磁損耗;發熱的電樞繞組通常裝在外面的定子上,這樣熱阻較小,散熱容易。因此,無刷電動機沒有換向火花,沒有無線電干擾,壽命長,執行可*,維修方便。

此外,它還具備直流電動機的執行效率高、調速效能好等諸多優點,隨著高效能的電力電子器件和高效能磁性材料的問世,大大提高了直流無刷時機的效能,故直流無刷時機在當今國民經濟各個領域,如醫療器械、儀器儀表、化工、輕紡以及家用電器等方面的應用日益普及。

1.2 課題的設計目的和要求

本課題要求設計乙個控制電路,用來控制一台無刷直流力矩電機的正常執行,啟停和正反轉。本課題要求用微控制器作為控制器,以根據無刷直流力矩電機轉動時讀入到微控制器內部的霍爾訊號狀態輸出相應控制字,來控制電子開關主迴路的電流換相以驅動無刷直流力矩電機執行。在這個課題設計中,所做的主要工作為:

根據控制物件和控制目的選擇元器件,繪製控制電路原理圖,製作和焊製控制電路的pcb圖,根據控制要求編寫控制程式最後實現與電動機聯調等工作。

1.3 總體設計思路

根據電路設計目的和要求同時經過查閱相關的資料,總的設計思路如下:

首先,確定控制電路的總體構成。控制電路主要有三大部分組成。一、無刷直流力矩電機的開關主迴路設計。

這一部分主要是根據電動機的引數,選擇能滿足一定功率要求的功率管,使其能根據控制電路的輸出訊號正確地導通、斷開。該部分已有現成電路。二、訊號變換電路設計,。

三,控制器的軟體實現,編寫程式,使電路按照給定的邏輯工作。這是整個系統中最核心和最重要的工作,電動機能否正常工作,以怎麼樣的方式工作就是要看控制程式的功能如何。

其次,根據電路各處電流電壓的大小及負載要求,確定元件引數。使電路各級輸出合適的電流和電壓,能驅動它們的負載正常工作。

最後,在確定控制電路方案和已確定元件引數的基礎上再結合電路板的大小設計元件布局。焊裝電路與電機聯調。

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