无刷电机和Esc工作

在本教程中,我们将学习无刷电机和ESC如何工作。本文是以下视频的第一部分,在这里我们将学习无刷直流电机和ESC(电子速度控制器)的工作原理,并且在第二部分我们将学习如何使用Arduino控制无刷直流电机

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无刷直流电机主要由定子和转子两部分组成。为这说明,转子是一个永久磁铁与两个极点,而定子由线圈安排如下图所示。

无刷电机主要部件-一个定子和一个转子

我们都知道,如果我们通过线圈施加电流,它将产生磁场,并且磁场线或磁极取决于电流方向。

通过线圈的电流产生的磁场

所以如果我们施加适当的电流,线圈就会产生磁场,吸引转子的永磁体。现在,如果我们一个接一个地激活每个线圈,转子将继续旋转,因为永磁体和电磁铁之间的力相互作用。

BLDC电机永久电磁铁之间的力相互作用

为了提高电机的效率,我们可以将两个相反的线圈缠绕成一个线圈,使转子的磁极产生相反的磁极,从而得到双重引力。

无刷电机线圈电磁力相互作用

通过这种配置,我们可以只有三个线圈或相位在定子上生成六个杆。我们可以通过同时激励两个线圈来进一步提高效率。以这种方式,一个线圈将吸引,另一个线圈将返回转子。

BLDC电机工作原理

为了使转子做一个完整的360度循环,它需要六个步骤或间隔。

无刷直流电机电流波形

如果我们看一下当前波形,我们可以注意到在每个间隔中,有一个相位具有正电流,其中一个具有负电流和第三阶段的相位。这使我们能够将三个阶段中的每一个的自由端点连接在一起,因此我们可以在它们之间共享电流或使用单个电流同时为两个阶段激励两个阶段。

这是一个例子。如果我们将阶段高,或将其连接到正直流电压,用某种开关,例如MOSFET,以及另一侧,将相位B连接到地,然后电流将流过VCC,通过A相,中性点和B相,接地。因此,只有一个电流流动,我们产生了四个不同的杆,导致转子移动。

用单电流流动 - 无刷电机工作原理产生4个磁极

利用这种配置,我们实际上具有电动机阶段的星形连接,其中中性点在内部连接,并且阶段的其他三端从电机中出来,这就是无刷电机有三根电线出来的原因。

无刷电机星形连接

所以,为了使转子达到完整的循环我们只需要在6个间隔中激活正确的两个mosfet这就是ESCs的作用所在。

步进电机是如何工作的

在本教程中,您将学习步进电机的工作原理。我们将涵盖步进电机的基本工作原则,他们的驾驶模式和......

ESC如何工作(电子速度控制器)

ESC或电子速度控制器通过激活适当的MOSFET来控制无刷电机运动或速度以产生旋转磁场,使电动机旋转。频率或更快的ESC通过6间隔越快,电机的速度越高。

ESC工作如何 - 电子速度控制器

然而,这里有一个重要的问题,那就是我们如何知道什么时候激活哪个阶段。答案是我们需要知道转子的位置,有两种常用的方法来确定转子的位置。

第一种常用的方法是使用采用霍尔传感器嵌在定子内,彼此之间平均排列120度或60度。

无刷电机转子位置使用霍尔效应传感器

当转子的永磁体旋转时,霍尔效应传感器感应磁场,并产生一个磁极的逻辑“高”或相反磁极的逻辑“低”。根据这个信息,ESC知道什么时候激活下一个换向序列或间隔。

第二种常用的确定转子位置的方法是通过感知反电动势或反电动势。反电动势发生作为产生磁场的完全相反的过程的结果,或当一个移动或变化的磁场通过一个线圈,它在线圈中诱导电流。

背部电动机在无刷电机

因此,当转子的移动磁场通过自由线圈或不活跃的那个时,它将引起线圈中的电流流动,并且由于该线圈中将发生电压降。ESC捕获这些电压下降,并根据它们发生并基于它们预测或计算当前间隔时。

因此,即使我们增加了转子和定子的杆的数量,也是无刷直流电动机和ESC的基本工作原理,也是如此。我们仍然有一个三相电机,只有间隔的数量将增加,以完成一个完整的循环。

在这里我们也可以提到,无刷直流电机可以是内跑或跑出。一种无刷电机在电磁铁内具有永磁体,反之亦然,一种无刷电机在电磁铁外具有永磁体。它们使用相同的工作原理,每一种都有自己的优缺点。

Inrunner对tranunner无刷电机

好的,这是足够的理论,所以现在让我们在现实生活中展示和看到我们上面解释的东西。为此,我们将我们将无刷电机的三个阶段连接到示波器。在单个点中连接3个电阻,使虚拟中性点和另一侧连接到BLDC电机的三个阶段。

连接一个无刷电机到一个示波器我们首先注意到的是三个正弦波。这些正弦波实际上是在不活动的阶段产生的反向EFM。

无刷直流电机的相位和反电动势显示在示波器上

我们可以看到,当我们改变电机的转速时,正弦波的频率和振幅都会发生变化。转速越高,反电动势正弦波的频率和振幅就越高。然而,驱动电机的实际上是这些峰值,它们是产生变化磁场的活动相位。

BLDC电机阶段激活在RIGOL DS1054Z示波器上显示

我们可以注意到,在每个间隔,有两个活跃阶段和一个不活跃阶段。例如,这里我们有A和B阶段是活跃的,而C阶段是不活跃的。然后A和C阶段是活跃的,而B阶段是不活跃的,以此类推。

在这里我想对Banggood.com为我提供了这个示波器。这是Rigol DS1054Z,它是最好的入门级示波器的价格点。它有四个输入通道,带宽为50MHz,可黑到100MHz,采样率为1GSa/s,内存深度比较大,为24Mpts。

RIGOL DS1054Z SPI和I2C解码

显示器是7英寸,非常漂亮和明亮。它具有各种数学函数,低通和高通滤波器,SPI和I2C解码和更多。再次感谢Banggood.com,大家一定要去他们的商店看看这个示波器。

尽管如此,这是无刷电机的基本工作原理。如果您想要一些更真实的实例并了解如何使用Arduino控制无刷电机,您应该检查本教程中的第二部分。

使用Arduino和ESC控制无刷电机

我希望您喜欢本教程并学到了一些新东西。请在下面的评论部分提出任何问题,不要忘记检查我的Arduino项目的收集bet188me

4的反应

  1. 也维埃拉

    非常好,我用一种非常简单和有趣的方式学到了看起来很复杂的东西,非常感谢。

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  2. 艾哈迈德

    谢谢先生
    我想把BLDC包括在mz博士项目中,你的视频教会了我很多
    谢谢很多,祝你一切顺利。

    回复

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