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BLDC讲座第一课——永磁直流电机(上)

课程介绍:虽然BLDC电机是无刷的,但是其控制机理都是基于有刷电机的。为了方便对马达了解不多的人的学习,特意先讲了直流永磁有刷电机。后面的课程里会逐步展开BLDC的驱动方式,最后还会讲怎样用汇编中的一些技巧来加速程序执行。

BLDC三节课课程表

第一课(开课时间:4月28日)

普通直流马达的原理、普通直流马达的缺点、无刷马达的结构特点和原理、无刷马达的优势

第二课(开课时间:5月10日)

无刷马达的6步驱动法

无刷马达的无感驱动法

无刷马达的正弦波驱动法

第三课(开课时间:5月17日)

第二课的马达驱动方法的缺点

无刷马达的SVPWM编码原理

无刷马达FOC驱动法

无刷马达无感FOC驱动法


说到电机驱动,相信大部分关心这个领域的人,在小时候都玩过一种叫做“四驱车”的东西——外型像个跑车,装两个电池,然后按下开关,就可以放到地上和小伙伴们比赛谁的车更快了。

我小时候没玩过,那时还没有这种东西。不过,我小孩读小学时,这个东西正好是最盛行的时候,印象中,他就算没有买过三十个也买过二十个的。

图片1_comp.jpg

这个东西虽然叫做四驱车,可是实际上通常只有一个电机,还有不少甚至都不是四驱而是两驱。不过,既然是玩具,就不必理会它到底是四驱还是两驱,能跑就好。

图片2_comp.jpg

既然大家都是在学校门口买的四驱车也都是在学校门口买的电池,那么,比赛起来的话,胜负并不靠技术,纯靠人品——谁的车正好阻力小一点谁的车正好电机力量大一点谁的车正好电池电足一点,谁获胜的概率就高一些。

不过,我儿子作为一个工程师的儿子,他并不满足于靠天吃饭——既然你是我爸爸又正好是工程师,那你必须保证我赢!

这就尴尬了,按理,我宁可多给他一块钱,让他买更高级的车去获胜,无奈贵了一块钱的车,只不过包装里多了几个贴纸罢了,并不带有必胜的节奏。那我就必须想办法帮他获胜了。

不就是电机驱动吗?哥小时候虽然没玩过四驱车,可是亲手缠过的小电机真心不少。想让车子跑的快,简单!本来可以装两个电池的,再加一个电池,在车顶上缠一个电池串进去,打开开关,明显电机转速高了好多好多。真可谓立竿见影呀,我小孩立刻屡屡获胜了。

可惜,很快地,他的小伙伴们就发现他在车上多捆了个电池,于是立刻不算他的成绩了——加多电池算作弊,赢了也不算。

等我小孩坚决要求我不加多电池,还要车跑得快时,我只好把电机拆开对电机进行改造了,拆开后的电机是这样的。

图片3_comp.jpg

这就是个典型的永磁直流电机的结构。外壳里面装了一对磁铁,就是定子;中间的是转子,是一个缠了三组线圈的铁心,三组线圈焊接在一个叫做换向器的装置上,换向器由一个和转轴绝缘的固定装置和三个导电铜片组成;为了给转子上的绕组供电,在外壳上还装有两个电刷。

这就是个典型的永磁直流电机的结构。外壳里面装了一对磁铁,就是定子;中间的是转子,是一个缠了三组线圈的铁心,三组线圈焊接在一个叫做换向器的装置上,换向器由一个和转轴绝缘的固定装置和三个导电铜片组成;为了给转子上的绕组供电,在外壳上还装有两个电刷。

图片4_comp.jpg

电机工作时,电源通过电刷连接换向器,然后线圈中就会有电流,该电流会让铁心产生磁性,并且和固定在外壳上的磁铁互相作用,让电机旋转起来。当电机转过一定的角度后,原先的线圈中的电流方向会发生变化,让电机能够接着继续旋转下去。

拆开后,我把人家本来缠的三十圈漆包线,改成多股漆包线缠二十圈,然后再装回去。打开开关,明显觉得电机比三十圈时快了好多!又一次立竿见影了,我儿子又能屡屡获胜了。

后续详见BLDC讲座第一课——永磁直流电机(下)



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