无刷电机相关介绍
分类
常见分BLDC(无刷直流电机) 和PMSM(永磁同步电机)
许多说法是,BLDC线圈用集中绕组,感应电动势波形为梯形波
PMSM用分布绕组,感应电动势波形为正弦波
实际情况是,两者几乎一样,基本可以混用。
命名型号
无刷电机有许多命名类似的型号,如2216、2814等,前两位是定子外径(mm)、后两位是定子高度(mm)。定子的外径和高度越多,定子的铁芯越大,线圈绕的匝数也越多,表现出来就是电机的功率越大。
如某电机是2216,表示定子外径是22mm,定子高度是16mm。定子外径和定子高度与电机的功率成正比,2218的比2212的电机定子高度高,肯定是功率同样也大。
定子和转子
定子:绕有线圈的整个部分叫定子。
转子:贴有磁铁的那部分叫转子。
根据定子的位置,无刷电机可以分为外转子和内转子两种。
外转子:定子在里面,转子在外面叫外转子。内转子扭矩比较大,KV值低。
内转子:跟外转子相反,内转子是定子包着转子,转动的时候,只是转子转动(外壳不转)。内转子扭矩比较小,KV值高。
槽数和级数
槽数(N):定子铁芯的槽数量,即绕的线圈数。无刷电机是三相电机,所以槽数是3的倍数。
级数(P):转子上磁铁的数量。磁铁必须为南北极成对使用,所以级数是2的倍数。
特点:槽数(极数)越小,电机的最大转速越高。
槽数相同,极数越大,扭力越大。
级数和槽数越大,顿挫感越小。
极对数:级数除以2,即P/2。
KV值
电机的转速常数,单位是rpm/V。意思是,空转情况下,给1v电压,每分钟转kv转。
如KV是1000kv,在11.1V电压下空转转速是 11.1×1000 = 11100转/分钟,
反电动势
当无刷电机的转子旋转时,其永磁体通过电机的定子绕组扫过磁通量,根据法拉第电磁感应定律,变化的磁通量会在绕组中感应出电压,这就是反电动势。反电动势的方向与外加电压的方向相反,因此称为“反”电动势。说白了就是切割磁感线产生。
反电动势常数的单位是V/rpm, 大小恰好是kv的倒数。
机械角度
实际观察到电机转过的角度。你手动扭它一圈,就是转了360°。
电角度
电角度是指电机转子的磁场相对于定子绕组的磁场的角度位置。说白了就是 电机机械上转过的角度除以极对数就等于电角度转过的角度。
比如说一台7对极(14P)的电机,机械上转动一圈等于电角度转过7圈。
bt点理解就是,一对磁场的范围,就是一个电周期,电角度转过360°就是一个电周期。网上讲解一般也是用1级对的情况来分析讲解,就用一个电周期来讲。
这个有什么用呢?因为foc算法需要时刻获取转子位置(也可以说是转子的电角度),而我们所用的编码器只能读到转子的机械角度,这个时候就需要把它换算成电角度来做foc运算。
电机转动
最基本原理:转子的磁铁 与线圈通电产生的磁性相作用。
常见控制方式有:六步换向法(BLDC )和场向控制法(FOC)
六步换向法(BLDC ):按一定顺序开2个相(无刷电机是3相),开六次就能让电机转一个电周期。
场向控制法(FOC):也称为矢量控制。三个相产生的磁场矢量和,来控制到达一个电周期内任意角度。
详细控制原理和方法后面再说或者自己查,这里是方便小白理解
*碎碎念:初学的的时候一堆名词一堆概念不清不楚,为此饱受折磨,希望这文章对初学者有一定帮助吧*