Motorlegemet på den børsteløse jævnstrømsmotor ligner i strukturen den permanentmagnetiske synkronmotor, bortset fra at der ikke er nogen burvikling og dens startanordning. Dens statorvikling kan være simpel enfaset eller mere end trefaset struktur. Tilslutningsmetoderne for ankerviklinger omfatter hovedsageligt stjerne- og deltaforbindelse. Elektroniske kommuteringskredsløb har generelt bro- og ikke-brotyper. , kan de være sammensat af mange variationer. Det følgende er en simpel analyse af arbejdsprincippet for den mest almindelige to-to-tre-fasede stjerne seks-state permanent magnet børsteløs DC motor.
Strukturen af den trefasede to-polede børsteløse DC-motor
A, B og C er trefasede statorviklinger, som henholdsvis er forbundet med strømkoblingsenhederne V1, V2, V3 i det elektroniske omskifterkredsløb, og positionssensorens sporingsrotor er placeret på motorens roterende aksel. . VP1, VP2 og VP3 er jævnt fordelt i den ene ende af den børsteløse jævnstrømsmotor med en forskel på 120 grader i den rumlige kvotient. Ved hjælp af den roterende skærmplades indvirkning på motorakslen bestemmes rotormagnetpolens position alt efter, om en bestemt optoelektronisk enhed er oplyst af lys.
Hvis A-fasen af statorviklingen aktiveres på et bestemt tidspunkt, interagerer strømmen med hovedmagnetfeltet, der genereres af den permanente magnet på rotoren for at generere elektromagnetisk drejningsmoment, så rotoren roterer, og rotormagnetens position bliver et elektrisk signal gennem positionssensoren. , og styr derefter det elektroniske afbryderkredsløb, så hver fasevikling af statoren tændes på skift, og statorens fasestrøm vil ændre faser i en bestemt rækkefølge med ændringen af rotorpositionen. På denne måde kan ledningssekvensen af det elektroniske omskifterkredsløb synkroniseres med rotorens rotationsvinkel for at opnå effekten af mekanisk kommutering.
Matematisk model af børsteløs jævnstrømsmotor
Trefaset to-polet børsteløs jævnstrømsmotor, indre rotorstruktur, stjerneformet forbindelse af statorviklinger og tre Hall-elementer er jævnt fordelt med en forskel på 120 grader i rummet. Samtidig antages det, at motoren har følgende egenskaber:
(1) Motorens magnetiske kredsløb er ikke mættet, og hvirvelstrømseffekten, hysteresetab og ankerreaktion ignoreres;
(2) Mindre end indflydelsen af tandhjulsmoment;
(3) Strømenhederne i styrekredsløbet er alle ideelle koblingsenheder.
Momentligning
Når DC-motoren er i normal arbejdstilstand, refererer det elektromagnetiske drejningsmoment til det drejningsmoment, der genereres af interaktionen mellem lederen og den permanente magnet, efter at ankerviklingen er aktiveret. Når motoren fungerer normalt, holdes to faser af viklingen tændt på samme tid, så den elektromagnetiske effekt Pm er:
Pm=2EpIp
Når man ser bort fra påvirkningen af strømkommutering, er motorens elektromagnetiske drejningsmoment Te:
Te= Pm/Wi/Np =2npEpIp/W1=2npψp Ip
I formlen er Ep spidsværdien af den elektromotoriske kraft af den børsteløse jævnstrømsmotor;
Ip er den aktuelle spidsværdi for motoren
Ψp er spidsværdien af motorens elektromagnetiske fluxforbindelse
Det kan ses af formlen, at motorens elektromagnetiske drejningsmoment er proportional med spidsstrømmen
bevægelsesligning
Generelt er bevægelsesligningen for systemet
Te – TL – Zw=J*dw/dt
I formlen er Te og TL motorens elektromagnetiske drejningsmoment og belastningsmoment
W er motorens vinkelhastighed;
Z er den viskøse friktionskoefficient
J er inertimomentet for motorrotoren
Karakteristisk analyse af børsteløs jævnstrømsmotor
Startegenskaber
Ved start, da den bageste EMF er nul, er armaturstrømmen:
I=Ud -2△U/2R
I formlen er Ud linjespændingen af de tofasede viklinger, der tændes af motoren;
△ U er effektfaldet i styrekredsløbet;
R er den indre modstand af motorens statorvikling
På grund af den lille indre modstand stiger ankerstrømmen hurtigt ved start, så det elektromagnetiske startmoment er stort, som kan startes hurtigt, og også kan startes direkte under belastning. Når hastigheden stiger, får ankerafstødningen den inducerede elektromotoriske kraft til at stige, motorens drejningsmoment falder, og accelerationshastigheden falder også og går endelig ind i den normale arbejdstilstand, og hastigheden og ankerstrømmen er stabile på dette tidspunkt.
Når motoren startes uden belastning, vises kurven for hastigheden og ankerstrømmen med tiden i figuren
Mekaniske egenskaber
De mekaniske karakteristika refererer til forholdet mellem motorens hastighed og drejningsmomentet af den elektromagnetiske, når DC-spændingen Ud er konstant. Den mekaniske egenskabsligning for den børsteløse jævnstrømsmotor er:
n=15/ BlπR′Wфsquare(U-RI-L dI/dt)
Når du er færdig, kan du få:
n=30/π* Kt Ud – 2RTe/Ke Kt
I formlen er Kt motorens momentkoefficient
Ke er motorens inducerede elektromotoriske kraftkoefficient
Ud er linjespændingen
Det kan ses, at der er en lineær sammenhæng mellem rotationshastighed og elektromagnetisk drejningsmoment. Men i selve operationsprocessen, når det elektromagnetiske drejningsmoment bliver større, vil ankerreaktionen frembringe en vis afmagnetiseringseffekt. På samme tid vil enden af motorens mekaniske karakteristiske kurve bøje nedad i betragtning af ikke-lineariteten af kraftenheden, der driver styrekredsløbet. .
Den mekaniske karakteristikkurve for den børsteløse jævnstrømsmotor er vist på figuren
Justeringsegenskaber
Reguleringskarakteristikken refererer til det skiftende forhold mellem motorens hastighed og den påførte spænding, når motorens elektromagnetiske drejningsmoment er konstant. Når den børsteløse jævnstrømsmotor er i en stabil tilstand og ignorerer tabet af strømenheden, der driver styrekredsløbet, er der følgende forhold
Ud=raI plus π/30*Ken
KTI-TL=π/30Zn
Så er forholdet mellem hastighed og spænding
N=30/30 KTKe plus πraZ*(KT Ud –ra –TL)
Således kan kurven for hastigheden af den børsteløse jævnstrømsmotor ændres med Ud under forskellige elektromagnetiske drejningsmoment Te opnås, Te1<><><>
Den børsteløse jævnstrømsmotor har god kontrolydelse, men når Ud er lille, er det elektromagnetiske drejningsmoment også lille, det elektromagnetiske drejningsmoment er også lille, belastningsmomentet kan ikke begrænses, og motoren kan ikke startes, så motorens hastighed er nul, og når Ud stiger Når den overstiger gate-linjespændingen, begynder motoren at starte og kører gradvist til en stabil tilstand. Når Ud er større, er hastigheden også større. På samme tid, på grund af eksistensen af friktion, passerer justeringskarakteristikken ikke gennem oprindelsen.
