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总觉得,无刷电机只取三相,有「欺场」之嫌,但像我这样较真的话,设备就太复杂了。 |
当有刷变成了无刷,就再也没串激并激之分, 电刷只是表像,吃电才是本质,无论串并激,转子都要馈电而不能以永磁代替,那就失却了无刷化的意义。 电钻,是正规电机,不是玩具,如果阁下有电钻,可以看它的转子的换向片有多少片,把它换成无刷电机,需要多少「相」(半桥),转子每个绕组是如何连接的。 |
汽车发动机点火系统的结构,正正就像个内外易位的有刷电机, 动触头是电刷,定触点就是换向片,无刷电机,就是把每片换向片变成开关半桥。 |
有没有留意到,正规有刷电机的「相」数,是 8、9、12、15,巨型的甚至超过20,三「相」,只在玩具电机中才有。 |
继续探究下去,我还发现,两种逻辑还可代表两种「软开关」方式 ! 互斥逻辑,是上下管切换,有直通的风险,须设立死区以避免之,而上下管切换翻转相当于甚么,是过零 ! 在多相电系中,过零的永远不会多于一相,多相逆变器的驱动逻辑跟多相交流电源的自然进程脗合,这样的换相方式,相当于 过零触发,如果是软开关,就类似于ZVS, 无刷直流电机逆变器的换相逻辑,是上下交替的横向切换,这样,同色组别(上下管)必然不会同时动作,无需死区, 如果这逆变器只是一般用途,那没啥好说的,问题是,这负载含有 动生电势,这动生电势在绕组中的效果,相当于自感 (别忘了,电源是纯直流),而无刷电机的换相点,正正就在动生电势峰值掠过之时 (对于正弦交流电就是峰值触发),电流最小,你可以把这情况想像成ZCS,这「ZCS」比软开关更简单更靠谱,用电机自带的动生电势就可实现,无需设置谐振网络。 |
大家有没有注意到,顶楼的两个动态图,代表着两种截然不同的驱动逻辑,但却存在着一个共同点。 上图的逻辑,可在绕组中呈现出旋转的效果,这效果就是,当你靠近,我就躲开,是一种 互斥性的追逐,而下图的逻辑,则是把这种 互斥性 用在逆变器身上 (真正换相的是本级),绕组的效果就看不出来了。 |
LhUpBJT 发表于 2024-3-18 00:27 1)多相跟直流存在着 可逆关系, 2)有刷电机,不单是电机,还是个 机械式的整流逆变两用器。 我之所以引用此图,就是要引出一些 大家都该是懂的却不会念及的知识点, 电机,是利用电磁效应出力的,除了单极(法拉第盘)电机,磁极在圆周上都是NS交替分佈,转子须不断改变它的磁场才能前进, 磁极有多少个,转子每转一圈就得换向多少次,换向次数完全取决于电刷数量,两个电刷就只能做到每转两次,你用四极磁铁,机子转半周就卡住, 而且,旋转方向是有定的,但是,如果把它当成无刷电机来玩,却能正常旋转,但方向跟两极机 (不论有刷无刷) 是相反的 (这结果在步进电机中是合理的),于电刷上挂载,同样可得到直流电。 如果使用非正规操作,这机子也能动,白金机 (感应线圈) 的断续器是震动式的,我曾提议把舌簧改为棘轮 (每个棘齿相当于一片舌簧),这实际上已涉及步进电机的原理, 我的做法,就是把这图中的两个电刷移成 90° (换向片和电刷都要缩窄),让它成为 半个四机电机,这就是「断续器模式」的玩法,当然,这样做既不实用,就连拿它来示教也不适宜, 还有,电刷再多,直流电路还是单行道,转子绕组必须接成环形或花轮状 才得以全数通电,但三叶转子却是个例外,Y型接法照样全数通电,只是不为现实中的玩具电机转子绕组所用。 |
当你解剖玩具电机,把那三叶转子抽出来的时候,有没有想到它是个 三角形连接 的三相网络呢?! 相信各位不是不懂,只是不屑一顾,没把思路连系到那里去而矣。 直流电机,其实岂止是一台电机,还是个 机械式的多相逆变器,反过来,如果你把多相交流电接在换向片上,从电刷出来的就是纯直流。 |
LhUpBJT 发表于 2024-3-15 00:49 电机的磁链,有 牵引、正交、推斥 三种, 换向器不同于滑环,跟换向器配套的电刷,只能跟磁场的极轴线绑定, 所以,电枢的馈电点永远位于磁场主轴附近,转子磁场跟定子磁场必然正交, 开关逻辑不过是逻辑,但对电机控制而言,光有逻辑是不行的,必须把逻辑挂载于指定的位置,才能让电机正常发挥,电源和逆变器的安全运行亦可得以保证, 如果转子取电的方式是电气连接,则反电势最高之处必然就是馈电点,不管交直流,当逆变器用于电机驱动时,整个开关逻辑流程中的每一步都是根据转子状态而执行的。 |
变频不同于调速,斩波也可调速, 斩波调速斩出来的是脉冲,步进电机的驱动方案是多路循环脉冲,都是直流, 跟变频技术搭配的机种,其设计是跟交流电适配的,单相电机也是交流电机,但在变频技术领域中没它的事, 变频变的,是电源的频,变频电机需要的是像市电那样的交流电,而你用的电源是直流,那自然就要用到多相逆变器。 直流电机,只需一对导线就能让它动起来,但把磁场与电枢易位后,就不是一对导线能对付了,这时,原本的换向片就化身为半桥,换向器变成了多相逆变器,但是,电刷只是相当于一根线, 那就意味着,这个逆变器的拓扑,虽然跟变频电机用的可以完全一样,但开关逻辑却截然不同,是 单相开通 的。 |
有刷电机是直流电机,但有刷的电机却不一定都是直流电机。 直流电机 为甚么能 直接使用直流电,交流电机 为何能够 直接使用交流电,都是因为 结构性因素。 电枢,就是吃电或发电的「器官」而且是功率部件,倘若当电枢是转子,就必须通过 动触头 来馈电,不管交直流, 这个动触头就是换向器,换向器动了,电刷自然就不用跑,可以老老实实的成为电源母线的一部份;单相交流电跟直流电一样都是单行道 (如果电机是串激的,你给它交流电它也照转不误,但本质仍是直流电机), 直流电机里头也是单行道,一干二净,没有移相绕组或罩极短路环这些附加配置,就只靠一个机械性的换向套件让电路的一部份能够活动自如,对于没有感应传输能力的直流电而言,有刷电机实在是所有电机中最简单易用的动力器械。 |
直流电机为甚么可以用直流,这题问看似傻气, 但大家有没有意识到,直流电其实有两个特点,不变,不跑 ! 定子,就是固着不动的,永久磁铁铆在定子上,磁场会跑不,你在定子绕上线圈通直流电,磁场会跑不 ?! 但是,电枢会转,电枢绕组是不断地被 反接反接再反接 的,等同于逆变,如果你直接在换向器上挂载,得到的是 多相交流电,但在电刷中通过的依然是纯直流,你只需抓个电瓶往电机一搭就行了,不用任何电子电路的掺和。 |
换相逻辑,交流是 同色翻转环形分配,直流是 上下交替的异色切换 ! |