二相三相輪流導(dǎo)通星形三相十二狀態(tài)
無刷直流永磁電動機工作原理
6-Pole Brushless Direct Current
Permanent Magnet Motor

在“二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流永磁電動機工作原理”一節(jié)中介紹了無刷永磁電動機一周六狀態(tài)的工作流程,本節(jié)將介紹另一種結(jié)構(gòu)與另一種工作狀態(tài)的模型。

模型仍然采用星形連接的ABC三組線圈進行勵磁,圖1是星形接法線圈與電子換向器的連接圖,由換向器中六個開關(guān)晶體管BG1至BG6組成的橋式電路切換通過ABC三個線圈的電流。例如BG1與BG5導(dǎo)通時電流從A線圈流進B線圈流出;如果BG2與BG4與BG6導(dǎo)通時電流從B線圈流進從A線圈與C線圈并聯(lián)流出。

無刷直流永磁電動機-電子換向器電路原理圖

圖1.? 電子換向器電路原理圖

新的模型由一個六凸極結(jié)構(gòu)的內(nèi)定子與兩極永磁外轉(zhuǎn)子組成,我們將通過這個模型來展示三個線圈電流的切換順序,圖2是六凸極結(jié)構(gòu)的內(nèi)定子。

無刷直流永磁電動機-六凸極結(jié)構(gòu)內(nèi)定子

圖2.? 六凸極結(jié)構(gòu)內(nèi)定子

圖3是凸極上繞上勵磁線圈的定子,線圈的繞向見圖5

無刷直流永磁電動機-六凸極內(nèi)定子勵磁繞組

圖3.? 六凸極內(nèi)定子勵磁繞組

在定子外周有外轉(zhuǎn)子,外轉(zhuǎn)子有一對永磁體磁極,粘貼在外轉(zhuǎn)子磁軛上,外轉(zhuǎn)子可在定子外周自由旋轉(zhuǎn),見圖4

無刷直流永磁電動機的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子

圖4.? 內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子

圖5是該模型的正視圖,用來表演線圈磁場的切換與轉(zhuǎn)子跟隨轉(zhuǎn)動的過程,在六個凸極上繞有線圈,由徑向相對的凸極線圈組成一個線圈組,圖中黃色的是A組線圈、綠色的是B組線圈、紅色的是C組線圈,三個線圈組按星形連接,標(biāo)有ABC三個字母的是三個線圈的輸入端。在外轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)貼有圓弧狀永磁體磁極,藍色的是N極朝軸心、紅色的是S極朝軸心。圖5右邊是內(nèi)定子磁場方向箭頭,在下面的磁場隨開關(guān)切換流程圖中將附在內(nèi)定子上旋轉(zhuǎn),代表定子產(chǎn)生的磁場方向。以此圖作動畫來演示線圈磁場的切換與轉(zhuǎn)子跟隨轉(zhuǎn)動的過程。

無刷直流永磁電動機-內(nèi)定子線圈與磁場示意圖

圖5.? 內(nèi)定子線圈與磁場示意圖

根據(jù)圖1的星形接法線圈與電子換向器的連接圖與下面動畫的截圖來說明開關(guān)晶體管是如何控制產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場,圖中標(biāo)注的“紅色A+、B+、C+”表示相應(yīng)線圈與電源正極接通,“藍色A-、B-、C-”表示相應(yīng)線圈與電源負極接通。

當(dāng)開關(guān)管BG1、BG5、BG6導(dǎo)通時,電流由A組線圈進B組、C組線圈出,形成的磁場方向向下,規(guī)定此時的磁場方向為0度、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度為0,見圖6左。

當(dāng)開關(guān)管BG1與BG5導(dǎo)通時,電流由A組線圈進B組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到30度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到30度,見圖6中。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到30度時,開關(guān)管BG1、BG3、BG5導(dǎo)通時,電流由A組與C組線圈進B組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到60度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到60度,見圖6右。??????

無刷直流永磁電動機-定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-1

圖6.? 定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-1

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到60度時,開關(guān)管BG3、BG5導(dǎo)通時,電流由C組線圈進B組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到90度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到90度,見圖7左。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到90度時,開關(guān)管BG3、BG4、BG5導(dǎo)通時,電流由C組線圈進A組與B組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到120度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到120度,見圖7中。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到120度時,開關(guān)管BG3、BG4導(dǎo)通時,電流由C組線圈進A組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到150度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到150度,見圖7右。

定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-2

圖7.? 定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-2

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到150度時,開關(guān)管BG2、BG3、BG4導(dǎo)通時,電流由C組與B組線圈進A組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到180度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到180度,見圖8左。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到180度時,開關(guān)管BG2、BG4導(dǎo)通時,電流由B組線圈進A組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到210度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到210度,見圖8中。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到210度時,開關(guān)管BG2、BG6、BG4導(dǎo)通時,電流由B組線圈進A組與C組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到240度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到240度,見圖8右。

定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-3

圖8.? 定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-3

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到240度時,開關(guān)管BG2、BG6導(dǎo)通時,電流由B組線圈進C組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到270度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到270度,見圖9左。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到270度時,開關(guān)管BG1、BG2、BG6導(dǎo)通時,電流由B組與A組線圈進C組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到300度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到300度,見圖9中。

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到300度時,開關(guān)管BG1、BG6導(dǎo)通時,電流由A組線圈進C組線圈出,形成的磁場方向順時針轉(zhuǎn)到330度,轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)到330度,見圖9右。

定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-4

圖9.? 定子磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圖-4

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到330度時,將回到初始狀態(tài),BG1、BG5、BG6導(dǎo)通,電流由A組線圈進B組、C組線圈出,磁場方向轉(zhuǎn)回0度,轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)回0度,完成一周旋轉(zhuǎn),見圖6左。

以上控制方式是兩相線圈與三相線圈輪流導(dǎo)通,一周內(nèi)有十二種狀態(tài),故稱之為“二相三相輪流導(dǎo)通星形三相十二狀態(tài)”。

該模型的轉(zhuǎn)子位置檢測裝置要用4個檢測元件與編碼盤才能提供12種狀態(tài),具體結(jié)構(gòu)在此就不再介紹了。

請觀看“二相三相輪流導(dǎo)通星形三相十二狀態(tài)”工作方式動畫。

“二相三相輪流導(dǎo)通星形三相十二狀態(tài)”工作方式動畫
 
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