有刷電機,無刷電機,步進電機基礎知識

dc電機:有刷dc電機,無刷dc電機(bldc),步進電機(stp);
ac電機:感應電機im,永磁電pm。
較基本的電機是 “dc電機(有刷電機)”。在磁場中放置線圈,通過流動的電流,線圈會被一側的磁較排斥,同時被另一側磁較所吸引,在這種作用下不斷旋轉。在旋轉過程中令通向線圈中的電流反向流動,使其持續旋轉。電機中有個叫換向器的部分是靠電刷供電的,電刷的位置在轉向器上方,隨著旋轉不斷移動。通過改變電刷的位置,可使電流方向發生變化。換向器和電刷是dc電機的旋轉所不可或缺的結構,如下圖所示:
中學時物理課堂上介紹電動機也是以它為模型來展示的。有刷電機的主要結構就是定子+轉子+電刷,通過旋轉磁場獲得轉動力矩,從而輸出動能。電刷與換向器不斷接觸摩擦,在轉動中起到導電和換相作用。
無刷電機中,換相的工作交由控制器中的控制電路(一般為霍爾傳感器+控制器,較**的技術是磁編碼器)來完成。
bldc電機中的“bl”意為“無刷”,就是dc電機(有刷電機)中的“電刷”沒有了。電刷在dc電機(有刷電機)里扮演的角色是通過換向器向轉子里的線圈通電。那么沒有電刷的bldc電機是如何向轉子里的線圈通電的呢?原來bldc電動機電機采用永磁體來做轉子,轉子里是沒有線圈的。由于轉子里沒有線圈,所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線圈。
bldc電機將永磁體作為轉子。由于*向轉子通電,因此不需要電刷和換向器。從外部對通向線圈的電進行控制。
dc電機(有刷電機)中被固定的永磁體所制造出的磁場是不會動的,通過控制線圈(轉子)在其內部產生的磁場來旋轉。要通過改變電壓來改變旋轉數。bldc電機的轉子是永磁體,通過改變周圍的線圈所產生的磁場的方向使轉子旋轉。通過控制通向線圈的電流方向和大小來控制轉子的旋轉。
步進電機會隨著向其發出的電脈沖數旋轉。它的運動量取決于向其發出的電脈沖數,因此適用于位置調整。在家庭中通常被用于“傳真機和打印機的送紙”等。由于傳真機的送紙步驟取決于規格(刻紋、細致度),因此隨著電脈沖數旋轉的步進電機非常便于使用。很容易解決信號一旦停止機器就會暫時停止的問題。
步進電機的構造如下圖所示,大致分為定子和轉子兩部分。轉子由轉子1、轉子2和*磁鋼組成。
轉子的外圈由 50個小齒構成,轉子 1 和轉子 2 的小齒于構造上互 相錯開 1/2 螺距。由此轉子形成了100個小齒。目前已經有轉子單個加工至100齒的高分辨率型,那么高分辨率型的轉子就有200個小齒。因此其機械上就可以實現普通步進電機半步(普通步進電機半步需要電氣細分達到)的分辨率。
步進電機工作原理:
當電流流過定子繞組時,定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖,電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。
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