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无刷直流电机的内部结构
无刷直流电机基本上可以认为是个闭环的机电一体化系统,由微型电机本体、位置检测电路和电子换相电路逆变器三部分组成。
1、无刷直流电机本体。无刷电机本体在结构上与永磁同步微型电机相似,但没有笼型绕组和其它起动装置,它由永磁体转子、定子绕组等组成。转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2、4•••)组成,作用是在微型电机的气隙中建立足够的磁场;而定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等)对称绕组,其作用是在微型电机中间产生一个旋转磁场,驱动转子按某个固定方向运转。
2、电子换相电路。电子换相电路用来控制微型电机定子上各相绕组通断的顺序和时间,主要分为控制电路和驱动电路。控制电路不仅接受位置检测电路的信号,发送控制信号给驱动电路,还接受电流、电压和转速等反馈信号,采用控制算法实现电流和速度闭环控制以及一些保护功能。驱动电路一般由功率开关器件以及器件所需的驱动芯片组成,其主要作用是将电源的功率以一定的逻辑关系分配给无刷微型直流电机定子上的各相绕组,从而输出持续不断的转矩。
电子换相电路有桥式和非桥式两种。三相桥式换相电路中功率器件的使用效率高,可以与各种绕组连接方式的微型电机配合使用。
3、位置检测电路。位置检测电路的作用是检测微型电机的转子位置,检测得到的信号决定了各相绕组导通的顺序和时间,作为电子换相的依据。
无刷直流电机处于有位置传感器工作方式时,转子位置信号由位置传感器提供。传感器的种类有电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置传感器霍尔位置传感器等。