Motorkroppen til den børsteløse likestrømsmotoren ligner i strukturen på permanentmagnetsynkronmotoren, bortsett fra at det ikke er noen burvikling og dens startanordning. Statorviklingen kan være enkel enfaset eller mer enn trefasestruktur. Tilkoblingsmetodene for armaturviklinger inkluderer hovedsakelig stjerne- og deltaforbindelse. Elektroniske kommuteringskretser har generelt brotyper og ikke-brotyper. , kan de være sammensatt av mange variasjoner. Følgende er en enkel analyse av arbeidsprinsippet til den vanligste to-to-tre-fase stjerne seks-state permanent magnet børsteløse DC motor.
Strukturen til den trefasede to-polet børsteløse DC-motoren
A, B og C er trefasede statorviklinger, som er koblet til strømbryterenhetene V1, V2, V3 i den elektroniske bryterkretsen, og sporingsrotoren til posisjonssensoren er plassert på motorens roterende aksel. . VP1, VP2 og VP3 er jevnt fordelt i den ene enden av den børsteløse DC-motoren med en forskjell på 120 grader i romkvotienten. Gjennom virkningen av den roterende skyggeplaten på motorakselen, bestemmes posisjonen til rotorens magnetiske pol i henhold til om en bestemt optoelektronisk enhet er opplyst av lys.
Hvis A-fasen til statorviklingen aktiveres i et bestemt øyeblikk, samhandler strømmen med hovedmagnetfeltet generert av permanentmagneten på rotoren for å generere elektromagnetisk dreiemoment, slik at rotoren roterer, og posisjonen til rotormagneten blir et elektrisk signal gjennom posisjonssensoren. , og kontroller deretter den elektroniske bryterkretsen, slik at hver fasevikling av statoren vil bli slått på etter tur, og statorfasestrømmen vil endre faser i en viss rekkefølge med endringen av rotorposisjonen. På denne måten kan ledningssekvensen til den elektroniske bryterkretsen synkroniseres med rotasjonsvinkelen til rotoren for å oppnå effekten av mekanisk kommutering.
Matematisk modell av børsteløs likestrømsmotor
Trefase to-polet børsteløs DC-motor, indre rotorstruktur, stjerneformet tilkobling av statorviklinger, og tre Hall-elementer er jevnt fordelt med en forskjell på 120 grader i rommet. Samtidig antas det at motoren har følgende egenskaper:
(1) Den magnetiske kretsen til motoren er ikke mettet, og virvelstrømeffekten, tap av hysterese og ankerreaksjon ignoreres;
(2) Mindre enn påvirkningen av tannhjulsmoment;
(3) Strømenhetene i kontrollkretsen er alle ideelle bryterenheter.
Dreiemomentligning
Når DC-motoren er i normal arbeidstilstand, refererer det elektromagnetiske dreiemomentet til dreiemomentet som genereres av samspillet mellom lederen og permanentmagneten etter at ankerviklingen er aktivert. Når motoren fungerer normalt, holdes to faser av viklingen på samtidig, så den elektromagnetiske kraften Pm er:
Pm=2EpIp
Ser man bort fra påvirkningen av strømkommutering, er det elektromagnetiske dreiemomentet Te til motoren:
Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip
I formelen er Ep toppverdien av den elektromotoriske kraften til den børsteløse likestrømsmotoren;
Ip er den nåværende toppverdien til motoren
Ψp er toppverdien til den elektromagnetiske flukskoblingen til motoren
Det kan sees fra formelen at det elektromagnetiske dreiemomentet til motoren er proporsjonalt med toppstrømmen
bevegelseslikning
Generelt er bevegelsesligningen til systemet
Te – TL – Zw=J*dw/dt
I formelen er Te og TL det elektromagnetiske dreiemomentet og belastningsmomentet til motoren
W er vinkelhastigheten til motoren;
Z er den viskøse friksjonskoeffisienten
J er treghetsmomentet til motorrotoren
Karakteristisk analyse av børsteløs likestrømsmotor
Startegenskaper
Ved start, siden den bakre EMF er null, er armaturstrømmen:
I=Ud -2△U/2R
I formelen er Ud linjespenningen til tofaseviklingene slått på av motoren;
△ U er effektfallet i kontrollkretsen;
R er den indre motstanden til motorens statorvikling
På grunn av den lille indre motstanden øker ankerstrømmen raskt ved start, så det elektromagnetiske startmomentet er stort, som kan startes raskt, og også kan startes direkte under belastning. Når hastigheten øker, får ankeravstøtningen den induserte elektromotoriske kraften til å øke, dreiemomentet til motoren reduseres, og akselerasjonshastigheten reduseres også, og går til slutt inn i normal arbeidstilstand, og hastigheten og ankerstrømmen er stabile på dette tidspunktet.
Når motoren startes uten belastning, vises kurven for hastigheten og ankerstrømmen med tiden i figuren
Mekaniske egenskaper
De mekaniske egenskapene refererer til forholdet mellom hastigheten til motoren og dreiemomentet til elektromagneten når likespenningen Ud er konstant. Den mekaniske karakteristikken til den børsteløse DC-motoren er:
n=15/ BlπR′Wфsquare(U-RI-L dI/dt)
Etter å ha fullført, kan du få:
n=30/π* Kt Ud – 2RTe/Ke Kt
I formelen er Kt momentkoeffisienten til motoren
Ke er den induserte elektromotoriske kraftkoeffisienten til motoren
Ud er linjespenningen
Det kan sees at det er en lineær sammenheng mellom rotasjonshastighet og elektromagnetisk dreiemoment. Men i selve operasjonsprosessen, når det elektromagnetiske dreiemomentet blir større, vil ankerreaksjonen gi en viss avmagnetiseringseffekt. På samme tid, med tanke på ikke-lineariteten til kraftenheten som driver kontrollkretsen, vil enden av den mekaniske karakteristiske kurven til motoren bøye seg nedover. .
Den mekaniske karakteristikken til den børsteløse DC-motoren er vist i figuren
Justeringsegenskaper
Reguleringskarakteristikken refererer til det skiftende forholdet mellom hastigheten til motoren og den påførte spenningen når det elektromagnetiske dreiemomentet til motoren er konstant. Når den børsteløse DC-motoren er i en stabil tilstand, og ignorerer tapet av kraftenheten som driver kontrollkretsen, er det følgende forhold
Ud=raI pluss π/30*Ken
KTI-TL=π/30Zn
Da er forholdet mellom hastighet og spenning
N=30/30 KTKe pluss πraZ*(KT Ud –ra –TL)
Dermed kan kurven for hastigheten til den børsteløse likestrømsmotoren som endres med Ud under forskjellig elektromagnetisk dreiemoment Te oppnås, Te1<><><>
Den børsteløse DC-motoren har god kontrollytelse, men når Ud er liten, er det elektromagnetiske dreiemomentet også lite, det elektromagnetiske dreiemomentet er også lite, lastmomentet kan ikke begrenses, og motoren kan ikke startes, slik at hastigheten til motoren er null, og når Ud øker Når den overskrider gatelinjespenningen, begynner motoren å starte og går gradvis til stabil tilstand. Når Ud er større, er hastigheten også større. Samtidig, på grunn av eksistensen av friksjon, passerer ikke justeringskarakteristikken gjennom origo.
