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三相全波無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理

發(fā)布時(shí)間:2021-08-05 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】繼上一篇文章的三相全波無(wú)刷電機(jī)外觀和三相全波無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)之后,本文將介紹三相全波無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理。下面將按照步驟①~⑥來(lái)說(shuō)明無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理。為了易于理解,這里將永磁體從圓形簡(jiǎn)化成了矩形。
 
三相全波無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理
 
下面將按照步驟①~⑥來(lái)說(shuō)明無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理。為了易于理解,這里將永磁體從圓形簡(jiǎn)化成了矩形。
 
三相全波無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理
 
① 在三相線圈中,設(shè)線圈1固定在時(shí)鐘的12點(diǎn)鐘方向上,線圈2固定在時(shí)鐘的4點(diǎn)鐘方向上,線圈3固定在時(shí)鐘的8點(diǎn)鐘方向上。設(shè)2極永磁體的N極在左側(cè),S極在右側(cè),并且可以旋轉(zhuǎn)。
 
使電流Io流入線圈1,以在線圈外側(cè)產(chǎn)生S極磁場(chǎng)。使Io/2電流從線圈2和線圈3流出,以在線圈外側(cè)產(chǎn)生N極磁場(chǎng)。
 
在對(duì)線圈2和線圈3的磁場(chǎng)進(jìn)行矢量合成時(shí),向下產(chǎn)生N極磁場(chǎng),該磁場(chǎng)是電流Io通過(guò)一個(gè)線圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的0.5倍大小,與線圈1的磁場(chǎng)相加變?yōu)?.5倍。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于永磁體成90°角的合成磁場(chǎng),因此可以產(chǎn)生最大扭矩,永磁體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
 
當(dāng)根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置減小線圈2的電流并增加線圈3的電流時(shí),合成磁場(chǎng)也順時(shí)針旋轉(zhuǎn),永磁體也繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
 
② 在旋轉(zhuǎn)了30°的狀態(tài)下,電流Io流入線圈1,使線圈2中的電流為零,使電流Io從線圈3流出。
 
線圈1的外側(cè)變?yōu)镾極,線圈3的外側(cè)變?yōu)镹極。當(dāng)矢量合成時(shí),產(chǎn)生的磁場(chǎng)是電流Io通過(guò)一個(gè)線圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的√3(≈1.72)倍。這也會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于永磁體的磁場(chǎng)成90°角的合成磁場(chǎng),并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
 
當(dāng)根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置減小線圈1的流入電流Io、使線圈2的流入電流從零開(kāi)始增加、并使線圈3的流出電流增加到Io時(shí),合成磁場(chǎng)也順時(shí)針旋轉(zhuǎn),永磁體也繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
 
※假設(shè)各相電流均為正弦波形,則此處的電流值為Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 通過(guò)磁場(chǎng)的矢量合成,得到總磁場(chǎng)大小為一個(gè)線圈所產(chǎn)生磁場(chǎng)的(√3⁄2)2×2=1.5 倍。當(dāng)各相電流均為正弦波時(shí),無(wú)論永磁體的位置在哪,矢量合成磁場(chǎng)的大小均為一個(gè)線圈所產(chǎn)生磁場(chǎng)的1.5倍,并且磁場(chǎng)相對(duì)于永磁體的磁場(chǎng)成90°角。
 
③在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)了30°的狀態(tài)下,電流Io/2流入線圈1,電流Io/2流入線圈2,電流Io從線圈3流出。
 
線圈1的外側(cè)變?yōu)镾極,線圈2的外側(cè)也變?yōu)镾極,線圈3的外側(cè)變?yōu)镹極。當(dāng)矢量合成時(shí),產(chǎn)生的磁場(chǎng)是電流Io流過(guò)一個(gè)線圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的1.5倍(與①相同)。這里也會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于永磁體的磁場(chǎng)成90°角的合成磁場(chǎng),并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
 
三相全波無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理
 
④~⑥ 以①~③相同的方式旋轉(zhuǎn)。
 
這樣,如果不斷根據(jù)永磁體的位置依次切換流入線圈的電流,則永磁體將沿固定方向旋轉(zhuǎn)。同樣,如果使電流反向流動(dòng)并使合成磁場(chǎng)方向相反,則會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
 
下圖連續(xù)顯示了上述①~⑥每個(gè)步驟的每個(gè)線圈的電流。通過(guò)以上介紹,應(yīng)該可以理解電流變化與旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系了。
 
三相全波無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理
 
關(guān)鍵要點(diǎn):
 
?三相全波無(wú)刷電機(jī)通過(guò)三個(gè)線圈的電流流入和流出使磁場(chǎng)發(fā)生變化,從而使三相全波無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
 
 
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