彻底理解无刷电机

前言

现在很多设备都是搭载的无刷电机而不是有刷电机了,为啥?性能好啊!

引入

同性相斥异性相吸

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可以看出,只要改变磁铁的极性,电机就能转起来

那 怎么改变磁铁极性呢?

右手螺旋定则可以根据电流的流向来判断哪一端是N级

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只要电流的方向改变了,那极性也就跟着改变了

下面用通电线圈来替代磁铁

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如何改变电流方向?

如果将4个开关按如图的方式连接的话,闭合不同的开关,电流方向就会发生改变(此电路是不是有点像字母‘H’,所以叫H桥电路)

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现在,把开关替换成MOS管,就可以用单片机来控制了

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如何控制电机的转速?

假如开关一会儿闭合一会儿断开,是不是电机的转速就会相应改变呢,对吧?(电机由于惯性不会断电就立即停下来,断电只会减速)

一会低电平一会高电平这种称为PWM(脉冲宽度调制)如图所示

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其中占空比=高电平/周期×100%

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即改变占空比就是改变高电平的时间,也就是改变转速

如何检测转子位置?

这里不得不提霍尔元件,当霍尔元件对着N级时输出高电平,对着S级时输出低电平

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但当转动90度时,霍尔元件对着分界处,这时就紊乱了

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解决方法是再多加一个霍尔元件

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这样一来,即使另一个霍尔元件对着分界处,也不会紊乱了,依旧检测出转子的位置

为什么会有星型接法?

如果此时给W线圈通电(产生N极)等转子旋转120度(假定顺时针旋转),再给U线圈通电,等转子旋转120度,再给V线圈通电

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这种方式的缺点就是每条线圈是独立的的,并且同一时刻只有一条线圈通电

那如果同一时刻是两条线圈通电,那是不是旋转会更快啊

下面将这3条线圈连接起来,每两条线圈通电,这样产生的力矩就变大,转速也就变快了,不停切换三相电流的流向就能让转子一直高速旋转

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当霍尔元件检测转子旋转多少度时,就会改变从哪条线通电或断电

如图所示

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总结

无刷电机本质是根据右手螺旋定则来切换电流方向以产生旋转,并且根据霍尔元件检测出转子的位置,及时切换电流方向,为了效率更高,便采用星型接法

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