【第4集】② 与无刷电机的感应电压波形息息相关的绕组电流

前面我们已经对无刷电机实际信号波形中的疑问①“U电流为什么会呈现这样的波形”进行了解释说明。本文将总结说明绕组电流与感应电压之间的关系。

与无刷电机的感应电压波形息息相关的绕组电流

在此前相关解说的基础上,我们再次来探讨一下绕组电流波形。

考虑到无刷电机的线圈会产生感应电压,所以在“无刷电机的绕组电流”所示的等效电路图中增加了感应电压(Vbemf)。这样的话,如果是下图所示的施加电压和感应电压波形,则实际施加于线圈的电压将是图中灰色部分的电压。

img_vol4-2_01

从上图中可以看出,实际施加在该绕组线圈上的电压开始时很大,中间变小,然后又变大。由于电压波形(灰色部分)的形状如此,所以绕组电流就是中间凹陷状的波形(与“无刷电机的绕组电流”中所示的波形相同)。

讲到这里,您的脑中是不是浮现出了“如果施加电压和感应电压的大小发生变化,那么绕组电流的大小及其波形也会随之变化”呢?施加电压是控制IC可以控制的电压,而感应电压则会因各种条件而变化。就如此前曾经介绍过的,感应电压是通过线圈的磁通量的变化量,因此关于感应电压的大小(峰值),可以说:

▶磁体的磁力越大感应电压越大 ← 因为磁通量的绝对量增加
▶线圈的匝数越多感应电压越大 ← 因为发电的线圈量增加
▶电机的转速越快(越高)感应电压越大 ← 因为磁通量的变化变快。反之则越小

在这里就不再赘述严谨的理论了,需要知道的是,感应电压的大小在这样的条件下会发生变化。

下图给出了当感应电压的大小发生变化时,电流波形的变化示例。当感应电压越大且接近施加电压的大小时,电流中央的凹陷程度将会更明显(下图上侧)。另外,在施加电压的时间点电流波形也会发生变化,该变化与感应电压的大小无关(下图下侧)。

img_vol4-2_02

这是以120度激励(矩形)为例的波形变化情况,当然,在其他的激励模式下,绕组电流也会因感应电压的大小、位置以及形状而变化。这会对电机的特性产生各种影响,后续我们会探讨相关的内容。

关于疑问①“U电流为什么会呈现这样的波形”的主要原因——绕组电流和感应电压相关的解说就到这里。下一篇将探讨②“UH的信号呈脉冲状”。

本文的关键要点

・如果施加电压和感应电压的大小发生变化,那么绕组电流的大小及其波形也会随之改变。

・施加电压是控制IC可以控制的电压,而感应电压则会因条件而变化。

・关于感应电压的大小(峰值),可以说:
-磁体的磁力越大感应电压越大 ← 因为磁通量的绝对量增加
-线圈的匝数越多感应电压越大 ← 因为发电的线圈量增加
-电机的转速越快(越高)感应电压越大 ← 因为磁通量的变化变快,反之则越小。

 

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