《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）,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。,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=NiLB 2）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：,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：,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）,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,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,