無刷直流電動機是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來實現(xiàn)電子換向的,即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。
它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設(shè)備中。
結(jié)構(gòu)
由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置等組成。無刷直流電機的特點是無刷;
采用半導(dǎo)體開關(guān)器件(如霍爾元件)來實現(xiàn)換向的,即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。
它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點。
位置傳感器按轉(zhuǎn)子位置的變化,沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進行換流;
(即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置,并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號,經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路,按一定的邏輯關(guān)系進行繞組電流切換)。
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主磁極勵磁繞組中通以直流勵磁電流產(chǎn)生的磁通勢稱為勵磁磁通勢,勵磁磁通勢產(chǎn)生的磁場稱為勵磁磁場,又稱為主磁場。勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式。按勵磁方式的不同,可以分成下列四種。
直流電機勵磁方式
(a)他勵直流電機;(b)并勵直流電機;(c)串勵直流電機;(d)復(fù)勵直流電機
(一)他勵直流電機 他勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組之間無電的聯(lián)系,他勵直流電動機由兩個獨立電源分別給勵磁繞組和電樞繞組供電,他勵直流發(fā)電機由另外的電源勵磁,如圖(a)所示。永磁直流電機不需要直流電源,但可看作為他勵直流電機,因其主磁場與電樞電壓無關(guān)。 (二)并勵直流電機 并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián),其勵磁回路上所加的電壓就是電樞電路兩端端電壓。如圖(b)所示,對直流電動機I=Ia+If,對直流發(fā)電機Ia=I+fo并勵發(fā)電機及下面提及的串勵、復(fù)勵發(fā)電機均屬于由發(fā)電機本身供給勵磁電流的自勵發(fā)電機。 (三)串勵直流電機 串勵直流電機將勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)起來,如圖(c)所示,這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流,即即If=Ia。 (四)復(fù)勵直流電機 這種直流電機的主磁極上裝有兩個勵磁繞組,一個繞組與電樞繞組并聯(lián)(稱為并勵繞組),另一個繞組與電樞繞組串聯(lián)(稱為串勵繞組),如圖(d)所示。若串聯(lián)繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同,稱為積復(fù)勵;若這兩個磁通勢方向相反,則稱為差復(fù)勵。 直流電機的運行特性隨勵磁方式的不同而有很大的差別,一般自動控制系統(tǒng)所用的直流電動機主要是他勵直流電動機。這主要是因為當(dāng)改變他勵直流電動機的電樞電壓進行調(diào)速控制時,不影響其磁場,使其具有良好的控制特性。
直流電機是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)檩S上輸出的機械能的電磁轉(zhuǎn)換裝置。由定子繞組通入直流勵磁電流,產(chǎn)生勵磁磁場,主電路引入直流電源,經(jīng)碳刷(電刷)傳給換向器,再經(jīng)換向器將此直流電轉(zhuǎn)化為交流電,引入電樞繞組,產(chǎn)生電樞電流(電樞磁場),電樞磁場與勵磁磁場合成氣隙磁場,電樞繞組切割合成氣隙磁場,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。這是直流電機的基本工作原理?! ∮覉D為簡單的兩極直流電機模型,由主磁極(勵磁線圈)、電樞(電樞線圈)、電刷和換向片等組成。固定部分(定子)上,裝設(shè)了一對直流勵磁的靜止的主磁級N、S,主磁級由勵磁線圈的磁場產(chǎn)生;旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)上,裝調(diào)電樞鐵芯與電樞繞組。電樞電流由外供直流電源所產(chǎn)生。定子和轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。電樞線圈的首、末端分別連接于兩個圓弧型的換向片上,換向片之間互相絕緣,由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向片固定在轉(zhuǎn)軸上,與轉(zhuǎn)軸也是絕緣的。在換向片上放置著一對固定不動的電刷,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時,電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接觸(引入外供直流電源)?! ≈绷麟妱訖C運行時,將直流電源接住在兩刷之間,電流方向為:N級下有效邊電流總是一個方向,而S級上有效邊中電流總是另一個方向,兩邊上受到的電磁力方向一致,電樞因而轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈有效邊從N級下(S級上)轉(zhuǎn)到S級上(N極下)下時,其中電流方向由于換向片而同時改變,而電磁力方向不變,使電樞受到一個方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩,因而電機連續(xù)運行。
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