Mari kita bercakap tentang prinsip asas motor terlebih dahulu. Perkara asas boleh dilangkau terus.
Semua orang telah bermain dengan magnet semasa mereka muda. Kutub yang berbeza menarik antara satu sama lain, dan kedua-dua magnet itu bertembung sebaik sahaja ia menghampiri.
Sekarang andaikan tangan anda cukup pantas untuk menarik di hadapan anda dengan satu magnet, dan magnet yang lain mengikuti anda sepanjang masa.
Anda memegang magnet di tangan anda dan melukis bulatan, dan magnet yang lain mengikuti anda dalam bulatan.
Di atas adalah prinsip asas putaran motor. Cuma "magnet" yang digunakan untuk memikat bukanlah magnet sebenar, tetapi medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung yang ditenagakan.
1. Pengenalan motor DC tanpa berus
Motor DC tanpa berus, singkatan bahasa Inggeris ialah BLDC (Motor Arus Terus Tanpa Berus). Stator (bahagian yang bergerak) motor ialah gegelung, atau belitan. Rotor (bahagian yang berputar) adalah magnet kekal, iaitu magnet. Mengikut kedudukan pemutar, mikrokomputer cip tunggal digunakan untuk mengawal penjanaan setiap gegelung, supaya medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung berubah, supaya terus menggoda pemutar di hadapan untuk membuat pemutar berputar. Ini adalah prinsip putaran motor DC tanpa berus. Jom selami.
2. Prinsip kerja asas motor DC tanpa berus
2.1. Struktur motor DC tanpa berus
Mari kita mulakan dengan gegelung yang paling asas dahulu.
Seperti yang ditunjukkan di bawah. Gegelung boleh difahami sebagai sesuatu yang tumbuh seperti spring. Mengikut peraturan lingkaran sebelah kanan yang dipelajari di sekolah menengah rendah, apabila arus mengalir dari atas ke bawah gegelung, kekutuban atas gegelung ialah N, dan kekutuban bawah ialah S.
Sekarang buat satu lagi gegelung seperti ini. Kemudian bermain-main dengan kedudukan. Dengan cara ini, jika arus melaluinya, ia akan bertindak seolah-olah terdapat dua elektromagnet.
Dapatkan satu lagi untuk membentuk belitan tiga fasa motor.
Ditambah dengan rotor yang diperbuat daripada magnet kekal, ia adalah motor DC tanpa berus.
2.2. Litar pertukaran semasa motor DC tanpa berus
Sebab mengapa motor DC tanpa berus hanya menggunakan arus terus dan tiada berus adalah kerana terdapat litar luaran untuk mengawal tenaga gegelungnya secara khusus. Komponen utama litar pertukaran semasa ini ialah FET (Field-Effect Transitor). FET boleh dianggap sebagai suis. Rajah di bawah melabelkan FET sebagai AT (A-fasa Atas), AB (A-fasa Bawah), BT, BB, CT, CB. "Pembukaan dan penutupan" FET dikawal oleh mikropengawal.
2.3. Proses pertukaran semasa motor DC tanpa berus
Masa "membuka dan menutup" FET dikawal oleh mikropengawal. Kaedah penukaran semasa yang paling biasa digunakan ialah Pengubahan Enam langkah, yang diterjemahkan sebagai "pengubahan enam langkah". Sekarang buat sistem koordinat. Proses pertukaran enam langkah adalah seperti berikut.
2.4. Bagaimanakah pemutar motor DC tanpa berus berputar?
Ia bergantung pada penukaran enam langkah untuk menjana medan magnet berputar yang terus menggoda di hadapan pemutar. Sama seperti tangan pada permulaan artikel yang memegang magnet dan melukis bulatan. Jika anda melihat arah medan magnet yang terhasil dan di mana pemutar terletak, ia jelas sekali imbas.
Anda lihat, kutub S medan magnet terhasil telah menunggu di hadapan kutub N pemutar.
Selagi masa penjanaan gegelung digenggam, arah medan magnet sintetik sentiasa mendahului kedudukan pemutar, dan pemutar akan sentiasa mengikuti.
3. Bagaimana untuk menentukan masa pertukaran?
Seperti yang dinyatakan di atas, kunci untuk mengawal putaran pemutar adalah dengan mengubah arus yang melalui gegelung apabila pemutar bertukar ke sudut yang sesuai, supaya arah medan magnet yang dijana berubah, menarik pemutar dan membuat pemutar berputar .
Bagaimanakah masa pertukaran semasa ini harus difahami? Iaitu, bagaimana saya tahu di mana pemutar berputar sekarang? Hanya apabila saya tahu di mana pemutar berada, saya boleh tahu elektrik dua fasa yang mana untuk disambungkan.
Sebenarnya, terdapat banyak cara untuk menilai kedudukan rotor, sama ada dengan sensor atau tanpa sensor. Mari kita bercakap tentang penderia dahulu, dan penderia biasanya menggunakan penderia Hall.
3.1. Sahkan kedudukan rotor dengan sensor
3.1.1. Penderia Dewan
Penderia dewan boleh mengesan perubahan dalam kekuatan medan magnet melalui Kesan Hall. Mengikut peraturan kiri yang dipelajari dalam fizik sekolah menengah (digunakan untuk menentukan arah daya konduktor bercas dalam medan magnet), dalam gelung di mana penderia Hall terletak, medan magnet memesongkan gerakan zarah bercas, dan zarah bercas "menghantam" Dewan Terdapat perbezaan potensi antara kedua-dua belah sensor. Pada masa ini, voltmeter boleh disambungkan ke kedua-dua belah penderia Hall untuk mengesan perubahan voltan ini, dengan itu mengesan perubahan kekuatan medan magnet. Prinsipnya ditunjukkan dalam rajah di bawah.
3.1.2. Bagaimanakah penderia Hall mendapat kedudukan rotor?
Dengan sensor Hall, kedudukan rotor boleh diketahui secara kasar. Penderia dewan biasanya dipasang setiap 120 darjah, atau setiap 60 darjah. Yang berikut mengandaikan bahawa pemasangan adalah setiap 120 darjah.
Diandaikan bahawa apabila kutub N pemutar melintasi kawasan penderiaan penderia Hall, voltan keluaran penderia Hall adalah tinggi (biasanya 5V). Jika tidak ia adalah rendah.
Mengikut tahap HA, HB, dan HC, sudut kedudukan rotor boleh diketahui. Sebagai contoh, jika HA tinggi, HB rendah, dan HC rendah, kita boleh tahu bahawa rotor berada dalam sudut elektrik antara 180 darjah dan 240 darjah (hubungan antara sudut elektrik dan sudut mekanikal sebenar akan dibincangkan kemudian. ). Apabila menggunakan 3 penderia Hall, resolusi ialah 60 darjah sudut elektrik. Maksudnya, saya hanya boleh tahu bahawa kedudukan semasa rotor berada dalam julat sudut elektrik 60 darjah, tetapi kita tidak tahu dengan tepat berapa darjah.
3.1.3. Hubungan antara sudut elektrik dan mekanikal
Walaupun agak pelik untuk menyelitkan ilmu sekecil itu di sini, saya tetap merasakan ianya perlu kerana saya merasakan ianya tidak mudah untuk difahami semasa belajar. Ia mungkin lebih mudah difahami dengan contoh penderia Hall di sini.
Sudut mekanikal ialah sudut yang sebenarnya diputarkan oleh pemutar motor.
Hubungan antara sudut elektrik dan sudut mekanikal adalah berkaitan dengan bilangan pasangan kutub rotor.
Kerana medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung sebenarnya menarik kutub magnet rotor. Jadi untuk kawalan putaran motor, kami hanya mengambil berat tentang sudut elektrik.
Sudut elektrik=bilangan pasangan kutub x sudut mekanikal
3.2. Kaedah untuk menganggar kedudukan rotor tanpa sensor
Lubang ini agak besar, dan jawapan ini akan dilangkau dahulu.
4. Kelajuan putaran dan arah putaran motor DC tanpa berus
4.4. Bagaimana untuk mengawal arah putaran motor DC tanpa berus?
Urutan pertukaran semasa boleh diubah. Biarkan medan magnet yang disintesis oleh gegelung berputar ke arah yang bertentangan.
4.5. Bagaimana untuk mengawal kelajuan motor DC tanpa berus?
Semakin besar voltan merentasi gegelung, semakin besar arus melalui gegelung, semakin kuat medan magnet yang dihasilkan, dan semakin cepat pemutar berputar.
Oleh kerana kuasa yang disambungkan ialah DC, kami biasanya menggunakan PWM (Pulse Width Modulation) untuk mengawal voltan merentasi gegelung. Prinsip mudah PWM adalah seperti berikut.
Oleh itu, apabila motor DC tanpa berus ditenagakan, PWM yang dijana oleh mikrokomputer cip tunggal digunakan untuk mengawal pembukaan dan penutupan FET secara berterusan, supaya gegelung boleh berulang kali bertenaga dan dinyahtenagakan. Jika masa penjanaan adalah panjang (Tugas adalah besar), voltan setara pada kedua-dua hujung gegelung akan menjadi besar, kekuatan medan magnet yang dihasilkan akan menjadi lebih kuat, dan pemutar akan berputar dengan cepat; jika masa penjanaan adalah pendek (Tugas adalah kecil), voltan setara pada kedua-dua hujung gegelung akan menjadi kecil, dan kekuatan medan magnet yang dihasilkan akan menjadi kecil. Semakin lemah, semakin perlahan pemutar berputar.
Bentuk gelombang PWM disambungkan ke Gerbang FET untuk mengawal pembukaan dan penutupan FET. Andaikan bahawa apabila voltan pada Gate tinggi, FET ditutup dan dihidupkan; apabila voltan pada Gate rendah, FET dimatikan dan tidak bertenaga.
Di samping itu, FET atas dan bawah pada fasa yang sama mesti dikawal oleh bentuk gelombang PWM fasa bertentangan untuk mengelakkan FET atas dan bawah daripada dihidupkan pada masa yang sama, menyebabkan arus tidak melalui motor tetapi menjadi sama naik dan turun, mengakibatkan litar pintas. Bentuk gelombang PWM yang mengawal FET adalah seperti berikut.
