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1、無 刷 直 流 電 機一 、 原 理二 、 性 能三 、 設 計四 、 計 算 實 例 一 、 原 理 利 用 霍 爾 元 件 對 磁 力 線 的 感 應 ， 使 定 子 中的 線 圈 電 磁 性 改 變 ， 推 動 轉 子 （ 磁 鋼 環(huán) ）轉 動 。 1、 霍 爾 元 件 2、 霍 爾 元 件 的 電 路 3、 轉 動 換 相 原 理 1、 霍 爾 元 件 霍 爾 效 應 是 1879年 被 美 國 物 理 學 家 霍 爾 發(fā) 現 的 。 霍 爾 元 件 是 一 種 基 于 霍 爾 效 應 的 磁 傳 感 器 。 霍 爾 元 件 以 半 導 體 材 為 基 底 制 作 ， 如 Ge、 Si
2、、InSb、 GaAs、 InAs、 InAsP等 霍 爾 元 件 分 類 ： 開 關 型 和 線 性 電 流 通 過 基 底 時 ， 受 洛 倫 茲 力而 產 生 電 流 粒 子 偏 移 ， 使 基 底 一側 產 生 +/-電 荷 。 為 電 信 號 。磁 場 改 變 ， 電 信 號 改 變 。 2、 霍 爾 元 件 的 電 路 霍 爾 元 件 內 部 電 路 （ 以 277為 例 ）穩(wěn) 壓 電 源反 向 保 護 器 差 分放 大 器 VOUT1 4 GNDVOUT2 霍 爾元 件 施 密 特觸 發(fā) 器 輸 出級Vcc 說 明1） 電 壓 調 節(jié) 器 ： 當 電 源 電 壓 從 3.5V20
3、V變 化 時 ， 保 證 該 電 路 正 常工 作 。2） 反 向 保 護 器 ： 當 應 用 電 源 反 接 或 在 使 用 過 程 中 受 到 反 向 脈 沖 電 壓的 干 擾 時 ， 對 電 路 起 保 護 作 用 ， 保 護 電 壓 可 達 30V;3） 霍 爾 電 壓 發(fā) 生 器 ： 將 變 化 的 磁 信 號 轉 換 成 相 應 的 電 信 號 。4） 差 分 放 大 器 ： 將 霍 爾 電 壓 發(fā) 生 器 輸 出 的 微 弱 電 壓 信 號 放 大 。5） 施 密 特 觸 發(fā) 器 ： 將 差 分 放 大 器 輸 出 的 模 擬 信 號 轉 換 成 數 字 信 號 。6） 溫 度
4、補 償 器 ： 確 保 集 成 電 路 在 -20 +85 之 間 可 靠 地 工 作 。7） 互 補 輸 出 器 ： 輸 出 電 流 可 直 接 驅 動 無 刷 風 機 的 兩 組 繞 組 。 當 無 刷風 機 接 通 電 源 時 ， 若 霍 爾 電 壓 發(fā) 生 器 受 到 交 變 磁 場 的 作 用 ， 輸 出 端（ 2） 和 （ 3） 的 電 位 狀 態(tài) 也 隨 著 發(fā) 生 變 化 ， 從 而 改 變 負 載 （ 風 機 繞組 ） 電 流 的 方 向 ， 使 風 機 正 常 運 轉 。 3、 轉 動 換 相 原 理 當 轉 子 轉 過 一 定 角 度 后 ，霍 爾 元 件 感 受 到 磁
5、 場 方向 的 變 化 ， 使 引 出 信 號改 變 。 從 而 改 變 定 子 線圈 的 電 流 方 向 。 使 電 流磁 場 與 轉 子 磁 場 相 互 作用 ， 產 生 旋 轉 力 矩 。 二 、 性 能 1、 安 培 力 2、 反 電 勢 3、 電 壓 4、 轉 速 1、 安 培 力基 礎 知 識 ：1)運 動 電 荷 在 磁 場 中 所 受 到 的 力 稱 為 洛 倫 茲 力 ， 即 磁 場 對運 動 電 荷 的 作 用 力 。 洛 茲 力 的 公 式 ： F=QvB。 2） 通 電 導 線 在 磁 場 中 受 到 的 作 用 力 。 磁 場 對 電 流 的 作 用 力通 常 稱 為
6、 安 培 力 ， 安 培 力 公 式 ： F=ILBsin(I， B)， 方向 ： 左 手 定 則 。 3） 通 電 導 線 安 培 力 是 洛 倫 茲 力 的 宏 觀 表 現 ， 安 培 力 的 實 質是 形 成 電 流 的 定 向 移 動 的 電 荷 所 受 洛 倫 茲 力 的 合 力 。 為 電 機 極 對 數p pNiRL pRNLiMRLpLpRLB RNBLiRFM N 22電 機 應 用 ： 1） 一 根 導 線 切 割 磁 力 線 產 生 的 力 F=iLB N根 導 線 切 割 磁 力 線 產 生 的 力 FN=NiLB2） 力 矩 2、 反 電 勢 1)電 勢 ： 當 導
7、線 切 割 磁 力 線 時 ， 在 導 線 兩 端產 生 的 電 動 勢 。 方 向 ： 右 手 定 則 2） 一 根 導 線 在 磁 場 中 運 動 所 產 生 的 電 勢e=BLv=BL(2Rn)/60 N根 導 線 在 磁 場 中 運 動 所 產 生 的 電 勢 為 ： ENnpRnRpNLvRLpNNBLvNe 6026022222 3、 電 壓基 礎 知 識回 路 電 壓 定 理 （ 基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 ） ： 在 任 何 時 刻 ， 沿 著 電 路 中 的 任 一回 路 繞 行 方 向 ， 回 路 中 各 段 電 壓 的 代 數 和 恒 等 于 零 。電 機 應 用電
8、機 里 ， U=Ir+ U+E U為 管 壓 降 ， E為 反 電 勢 4、 轉 速 從 反 電 勢 和 電 機 回 路 電 壓 公 式 中 可 以 推 出 ：Np IRUUNp En 2 )(60260 三 、 設 計 1、 工 作 點 確 定 1） 客 戶 數 據 ： 電 壓 、 電 流 、 轉 速 、 力 矩 、 電 流 、 轉 向 、 連 接 方 式 、外 形 、 壽 命 2） 轉 速 *力 矩 =功 率 (電 機 輸 出 功 率 ) 3） 可 行 性 預 估 2、 電 磁 力 矩 計 算 1） 磁 鋼 選 材 2） 氣 隙 磁 密 3） 定 子 沖 片 設 計 （ 防 死 點 、 繞
9、 線 的 工 藝 性 、 磁 路 校 核 ） 4） 電 磁PiENp ENpinMNp En NpiM 2602602226022 3、 匝 數由 轉 速 公 式 可 推 導 得 出 ：*其 中 N為 根 數 ， 不 是 匝 數 。4、 其 它 校 核外 形 設 計機 械 結 構主 要 結 構 件 尺 寸 確 定槽 滿 率磁 路 的 磁 飽 和電 路 及 特 殊 要 求 設 計 np IRUUNp EN 2 )(60260 四 、 設 計 實 例 1、 風 機 125-25 2、 計 算 1） 極 弧 長 = D/2p（ 極 間 距 b0、 極 身 寬 bm） 2） 磁 鋼 磁 密 Br Br， 與 材 料 及 充 磁 方 式 有 關 氣 隙 磁 密 B =(0.60.8)Br 計 算 各 部 分 磁 密 不 飽 和 3） 計 算 匝 數 4) 選 擇 導 線 5) 校 槽 滿 率 、 校 電 阻 6） 校 反 電 勢 7） 校 轉 速 8） 計 算 效 率
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