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无刷直流(BLDC )电机的构造原理及电源控制方案
【大比特导读】无刷直流 (Brushless Direct Current, BLDC)电机是一种正快 速普及的电机类型,它可在家用电器、
电,知道转子
和有刷直流电机不同,
BLDC电机的换向是以电子方式控制的。要使 BLDC电机转动,
必须按一定的顺序给定 子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得
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的位置很重要。转子的位置由定子中嵌入
的霍尔效应传感器检测。
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尔传感器。
多数BLDC电机在其非驱动端上的定子中嵌入了三个霍
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每当转子磁极经过霍尔传感器附近时,它们便会发出一
个高电平或低电平信号,表示
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北磁极或南磁极正经过该 传感器。根据这三个霍尔传感器信号的组合, 就能决定换向的精 确顺序。
注:霍尔效应原理:磁场会对位于其中的带电导体内运动的电荷载流子施加一个垂直于
其运动方向的力,该力会使正负电荷分别积聚到导体的两侧。 这在薄而平的导体中尤为明显。
电荷在导体两侧的积累会平衡磁场的影响,
在导体两侧建立稳定的电势差。 产生这一电势差
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的过程就叫做霍尔效应,由 E. H. Hall 在1879年发现。
图5展示了 BLDC电机的横截面,转子具有相互交替的南北永磁体磁极。霍尔传感器
嵌入在电机的静止部分中。将霍尔传感器嵌入定子的过程很复杂, 因为这些霍尔传感器相对
转子磁体的位置稍有不对齐,都会在判断转子位置时造成错误。 为了简化在定子上安装霍尔
传感器的过程,有些电机可能除了主转子磁体外, 还在转子上安装霍尔传感器磁体, 它们的
霍尔
体积比转子磁体小。 每当转子转动时,霍尔传感器磁体就会产生和主磁体一样的效果。
传感器通常装在 PCB电路板上,固定在非驱动端的外壳盖上。这使得用户可以整体调整所 有的霍尔传感器,以便与转子磁体对齐,从而获得最佳性能。
根据霍尔传感器的位置, 有两种输出。霍尔传感器输出信号之间的相移可以是 60度或
120度。电机制造商据此定义控制电机时应遵循的换向顺序。
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工作原理
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每次换向,
(电流从中流出 互作用产生的。
都有一个绕组连到控制电源的正极 (电流进 入绕组),第二个绕组连到负极 ),第 三个处于失电状态。转矩是由定子线圈产生的磁场和永 磁体之间的相 理想状态下,转矩峰值出 现在两个磁场正交时,而在两磁场平行时最弱。
为了保持电机转动,由定子绕组产生的磁场应不断变换位置, 因