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无刷直流电机基础知识总结

2025-4-18 08:37| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 今天给大家分享下电机控制中需要了解的一些基础知识,供大家参考学习一、三个基本定则1.左手定则左手定则是用来判断一个通电导体在磁场中受力方向的。具体受力方向如何判断,如下:1)伸开左手,使大拇指和其余四指 ...

今天给大家分享下电机控制中需要了解的一些基础知识,供大家参考学习

一、三个基本定则

1.左手定则

左手定则是用来判断一个通电导体在磁场中受力方向的。具体受力方向如何判断,如下:

1)伸开左手,使大拇指和其余四指垂直

2)手心面向 N 极,四指顺着电流的方向,那么大拇指所指方向就是导体受力方向

力的大小计算公式为:F = BILsinθ,其中 B 为磁感应强度(单位 T),I 为电流大小(单位 A)

L 为导体有效长度(单位 m),F 为力的大小(单位 N),θ 为: B 和 I 的夹角。左手定则示意图如 下图一所示:

2.右手定则

由于通电导体的运动会切割磁感线,此时就会产生感应电动势,那么感应电动势的方向就可以用右手定则进行判定。右手定则具体内容如下所示:

右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,让磁感线从掌心进入(当磁感线为直线时,相当于手心面向 N 极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流(感应电动势)的方向。

感应电动势的大小可以通过公式 E = vBLsinθ进行计算,其中 v 为导体的运动速度(单位 m/s),B 为磁感应强度(单位 T),L 为导体长度(单位 m),θ 为 B 和 L 的夹角。右手定则判定方向示意图如下 图二所示:

3.右手螺旋定则

通电螺线管中流过电流时,会产生磁场,产生的磁场方向可以通过右手螺旋定则来进行判定。具体法则为:

右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的 N 极

右手螺旋定则判定示意图如下图三所示:

我们都知道,如果我们将一个小磁针放入磁场中,那么小磁针 N 方向的转动方向是往静止磁场的 N方向转动,也就是说,当把小磁针放入磁场中时,静止后,小磁针的 N 方向跟磁场的 N 方向是一致的静止时刻的方向示意图如下图四所示:

二、电机基本概念

1.电机

电机(英文:Electric machinery,俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。下图所示为直流无刷电机

2.转子

电机工作时转动的部分称为转子。下图六所示为转子为永磁体的外转子电机转子结构

3.定子和绕组

电机工作时不转动的部分称为定子。如下图七所示为外转子无刷电机的定子示意图,定子结构上绕制了线圈。绕组就是定子上的线圈,通电后就会形成一定的磁场,从而推动转子旋转

4.内转子电机

转子在定子内部,示意图如下图八所示:

5.外转子电机

转子在定子外部的电机称为外转子电机,如下图九为外转子电机示意图:

6.极数与极对数

极数是 N 极,S 级的总数,一般都是指永磁体的磁极数,下图十所示的电机有 6 极。极对数是 一个南极(S 极) ,一个北极(N 极) ,算一对磁极,极对数=级数÷2,下图十所示的电机有 3 对极

7.机械角度与电角度

机械角度就是数学中的“空间几何角度”,恒等于 360 度。电角度指磁场每转过一对磁极,导体的电动势变化一个周期,定义一个周期为 360°电角度

电角度=机械角度*极对数

若电机有 K 对极,那么整个定子内圆有 K*360°电角度,右图电机有 4 对极,因此一圈是 360°机械角 度,1440°电角度

8. KV 值

KV 值是指输入电压每增加 1 伏特,无刷电机空转转速增加值,转速=KV*电压。比如 KV=1000,那么当输入电压 10V 时,空转转速就是 10000rpm (rpm=转/分钟)。同系列同外形尺寸的无刷电机,根据绕线匝数的多少,会表现出不同的 KV 特性。绕线匝数多的,KV 值低,最高输出电流小,扭力大;绕线匝数少的,KV 值高,最高输出电流大,扭力小


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