无刷直流(BLDC)电机如何工作

本文全面详细地介绍了无刷直流电机(BLDC motor)的基本工作原理。

有刷直流电机和无刷直流电机的区别

在我们传统的有刷电机中，使用电刷来切换中心移动转子与周围的文具永磁定子。

电刷是必不可少的，因为转子是用电磁铁制造的，需要电力来运行，但由于它也需要旋转的东西变得笨拙，电刷成为唯一的选择，为旋转的电磁转子供电。

相反，在无刷直流电机或无刷直流电机，我们有一个文具中心定子和周围的圆形转子。定子由一组电磁铁组成，而转子在其周长的某个计算位置上有永磁体。

使用霍尔效应传感器

机制也有一个霍尔效应传感器,安装在转子的位置和其对定子磁体电磁铁和通知数据到外部开关电路然后就负责激活/电磁铁在正确的顺序或时间,才会安静下来影响转子的旋转运动。

上面的解释可以通过下面的基本说明来理解，然后通过后续图像的精心设计。

我们已经学习和了解了很多关于磁铁和这些设备如何相互作用的有趣的事情。

我们知道磁体的北极吸引另一个磁体的南极，而类似磁极相互排斥。

永久磁铁是如何定位的

在上面的图所示,我们看到一个光盘使用嵌入式磁铁的边缘(红色所示)与北极的位置面对外,还有一个电磁铁置于一个平行接近圆形的边缘盘时产生一个磁场南活力。

现在，假设所述安排的位置如图1所示，电磁铁处于非激活状态。

在这个位置一旦电磁铁与合适的直流输入激活它达到和生成一个南在盘磁铁磁场影响拉力反过来迫使阀瓣旋转和扭矩,直到其永磁与对面的电磁铁的通量。

上面的操作显示了BLDC概念工作的基本格式。

无刷直流电动机如何与霍尔效应传感器一起工作

现在让我们看看如何使用霍尔效应传感器实现上述概念，以维持转子的连续运动。

下面的示例图全面解释了该机制:

在上面的图中，我们基本上可以看到一个直接的无刷直流转子/定子的安排，其中外圆元件是旋转转子，而中心电磁铁是固定定子。

转子可以看到有两个永久磁铁固定在南极的外围影响的通量,中央定子是强大的电磁铁旨在生成一个北极的等效强度与外部直流磁通时精力充沛。

我们也可以想象一个霍尔传感器坐落在一个角落的内转子周边。霍尔效应从根本上感知旋转转子的磁场，并将信号反馈给负责为定子电磁铁供电的控制电路。

参考上面的位置，我们可以看到转子的空白区域(没有任何磁场)与霍尔传感器密切接触，使其处于关闭状态。

此时，霍尔效应产生的关闭信号通知控制电路打开电磁铁，电磁铁立即对站在拐角处的转子南极产生拉动作用。

当这种情况发生时，南极下降涌动产生所需的转矩，并试图使自己与电磁铁的北极一致。

然而，在这个过程中，转子的南极也把自己拉到霍尔传感器附近(如下图所示)，霍尔传感器立即检测到这一点，并开关上通知控制电路关闭电磁铁。

电磁铁的关闭时间至关重要

霍尔效应传感器发出信号，在适当的时刻关闭电磁铁，可以阻止失速和阻碍转子运动，而是允许它通过产生的扭矩继续运动，直到之前的位置开始成形，直到霍尔传感器再次“感觉”转子的空白区域，并被关闭重复循环。

根据所述不同转子位置所述霍尔传感器的上述拨动，产生一个具有转矩的连续旋转运动，该转矩可能与所述定子/转子的磁相互作用以及所述霍尔效应定位成正比。

以上讨论说明了最基本的两磁一霍尔传感器机制。

为了达到异常高扭矩磁铁和电磁铁集用于其他更高的效率无刷电机在不止一个霍尔效应传感器可能被用于实现多个传感的转子磁铁,这样不同的电磁铁可以在首选的正确切换序列。

如何控制无刷直流电机

到目前为止，我们已经了解了刷电机并学习了如何使用霍尔传感器通过外部连接的电子电路来激活电机的电磁铁，以保持转子的连续旋转运动，在下一节中，我们将研究无刷直流驱动电路如何实际工作来控制无刷直流电机

与传统的有刷电机相比，采用固定定子电磁铁和旋转自由磁转子的方法可以提高无刷直流电机的效率，而传统的有刷电机具有完全相反的拓扑结构，因此电机运行时需要有刷。使用刷子使程序在长寿命、消耗和尺寸方面相对低效。

无刷直流电机的缺点

虽然无刷直流电机可能是最有效的电机概念，但它有一个明显的缺点，即它需要一个外部电子电路来操作它。然而，随着现代集成电路和灵敏的霍尔传感器的出现，与此概念所涉及的高效率相比，这个问题现在显得相当微不足道。

4磁铁无刷直流驱动器的设计

在本文中，我们讨论一个简单和基本的控制电路四磁铁，单霍尔传感器型无刷直流电动机。电机的运行可以参考以下电机机构图来理解:

上图显示了一个基本的无刷直流电动机的结构，它有两组永磁体横跨外部转子的外围和两组中心电磁铁(a,B,C,D)作为定子。

为了启动和维持一个旋转扭矩，a, B或C, D电磁铁必须处于激活状态(永远不要在一起)，这取决于转子磁体的南北两极相对于激活的电磁铁的位置。

无刷直流电机驱动器如何工作

更准确地说，让我们假设在上述场景中显示的位置，A和B处于接通状态，这样，侧面A由南极供电，而侧面B由北极供电。

这将意味着,一边将发挥拉动效应对其左蓝北极和排斥效应在其右侧定子的南极,同样的B将拉低红南极和排斥的上北极转子……整个过程，然后可以假设是施加一个令人印象深刻的顺时针运动转子机构。
我们还假设在上述情况下，霍尔传感器处于非激活状态，因为它可能是一个“南极激活”的霍尔传感器设备。

上述效应会尽量对齐,并迫使转子,南面对一边锁B在北极的一面,然而在这种情况下能够发生带来的霍尔传感器是在靠近南极转移上的转子,当它穿过霍尔传感器时，它被强制打开，向连接的控制电路发送一个正信号，控制电路立即响应，关闭电磁体a /B，打开电磁体C/D，确保转子的顺时针力矩再次被强制维持转子上一致的旋转力矩。

基本无刷直流驱动电路

上面所解释的响应霍尔传感器触发信号的电磁铁开关可以非常简单地使用以下直接的无刷直流控制电路思想来实现。

电路不需要太多的解释也基本以来,在霍尔传感器的开关情况,BC547和耦合TIP122相应开启进而打开对应的电磁铁附加在他们收集器和积极,在大厅的关闭时间传感器,BC547/TIP122对被关闭，但极左TIP122晶体管被打开激活相反的一组电磁铁。

这种情况是交替切换的，只要继续施加动力，保持无刷直流旋转所需的扭矩和动量。