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2021.07.21 电机

三相全波无刷电机的旋转原理

三相无刷电机

上一篇文章的三相全波无刷电机外观和三相全波无刷电机结构之后,本文将介绍三相全波无刷电机的旋转原理。

三相全波无刷电机的旋转原理


下面将按照步骤①~⑥来说明无刷电机的旋转原理。为了易于理解,这里将永磁体从圆形简化成了矩形。

在三相线圈中,设线圈1固定在时钟的12点钟方向上,线圈2固定在时钟的4点钟方向上,线圈3固定在时钟的8点钟方向上。设2极永磁体的N极在左侧,S极在右侧,并且可以旋转。

使电流Io流入线圈1,以在线圈外侧产生S极磁场。使Io/2电流从线圈2和线圈3流出,以在线圈外侧产生N极磁场。

在对线圈2和线圈3的磁场进行矢量合成时,向下产生N极磁场,该磁场是电流Io通过一个线圈时所产生磁场的0.5倍大小,与线圈1的磁场相加变为1.5倍。这会产生一个相对于永磁体成90°角的合成磁场,因此可以产生最大扭矩,永磁体顺时针旋转。

当根据旋转位置减小线圈2的电流并增加线圈3的电流时,合成磁场也顺时针旋转,永磁体也继续旋转。

在旋转了30°的状态下,电流Io流入线圈1,使线圈2中的电流为零,使电流Io从线圈3流出。

线圈1的外侧变为S极,线圈3的外侧变为N极。当矢量合成时,产生的磁场是电流Io通过一个线圈时所产生磁场的√3(≈1.72)倍。这也会产生相对于永磁体的磁场成90°角的合成磁场,并顺时针旋转。

当根据旋转位置减小线圈1的流入电流Io、使线圈2的流入电流从零开始增加、并使线圈3的流出电流增加到Io时,合成磁场也顺时针旋转,永磁体也继续旋转。

※假设各相电流均为正弦波形,则此处的电流值为Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 通过磁场的矢量合成,得到总磁场大小为一个线圈所产生磁场的(√3⁄2)2×2=1.5 倍。当各相电流均为正弦波时,无论永磁体的位置在哪,矢量合成磁场的大小均为一个线圈所产生磁场的1.5倍,并且磁场相对于永磁体的磁场成90°角。

在继续旋转了30°的状态下,电流Io/2流入线圈1,电流Io/2流入线圈2,电流Io从线圈3流出。

线圈1的外侧变为S极,线圈2的外侧也变为S极,线圈3的外侧变为N极。当矢量合成时,产生的磁场是电流Io流过一个线圈时所产生磁场的1.5倍(与①相同)。这里也会产生相对于永磁体的磁场成90°角的合成磁场,并顺时针旋转。

④~⑥

以①~③相同的方式旋转。

这样,如果不断根据永磁体的位置依次切换流入线圈的电流,则永磁体将沿固定方向旋转。同样,如果使电流反向流动并使合成磁场方向相反,则会逆时针旋转。

下图连续显示了上述①~⑥每个步骤的每个线圈的电流。通过以上介绍,应该可以理解电流变化与旋转之间的关系了。

关键要点:

・三相全波无刷电机通过三个线圈的电流流入和流出使磁场发生变化,从而使三相全波无刷电机的转子旋转。

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