無(wú)刷、步進(jìn) 與各式交流電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)邏輯

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-15 00:39

直流電機(jī)永遠(yuǎn)只有「單相」，
轉(zhuǎn)子若多于三葉，繞組就只能接成環(huán)形！

較真的話，無(wú)刷電機(jī)如果用多相模式驅(qū)動(dòng)，稱之為直流電機(jī)并不合適，叫它做微功率變頻電機(jī) 比較名正言順。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-15 00:49

換相邏輯，交流是同色翻轉(zhuǎn)環(huán)形分配，直流是上下交替的異色切換！

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-16 23:49

直流電機(jī)為甚么可以用直流，這題問(wèn)看似傻氣，
但大家有沒(méi)有意識(shí)到，直流電其實(shí)有兩個(gè)特點(diǎn)，不變，不跑！
定子，就是固著不動(dòng)的，永久磁鐵鉚在定子上，磁場(chǎng)會(huì)跑不，你在定子繞上線圈通直流電，磁場(chǎng)會(huì)跑不？！
但是，電樞會(huì)轉(zhuǎn)，電樞繞組是不斷地被反接反接再反接的，等同于逆變，如果你直接在換向器上掛載，得到的是多相交流電，但在電刷中通過(guò)的依然是純直流，你只需抓個(gè)電瓶往電機(jī)一搭就行了，不用任何電子電路的摻和。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-17 02:04

有刷電機(jī)是直流電機(jī)，但有刷的電機(jī)卻不一定都是直流電機(jī)。
直流電機(jī) 為甚么能直接使用直流電，交流電機(jī) 為何能夠直接使用交流電，都是因?yàn)?結(jié)構(gòu)性因素。

電樞，就是吃電或發(fā)電的「器官」而且是功率部件，倘若當(dāng)電樞是轉(zhuǎn)子，就必須通過(guò) 動(dòng)觸頭來(lái)饋電，不管交直流，
這個(gè)動(dòng)觸頭就是換向器，換向器動(dòng)了，電刷自然就不用跑，可以老老實(shí)實(shí)的成為電源母線的一部份；單相交流電跟直流電一樣都是單行道 (如果電機(jī)是串激的，你給它交流電它也照轉(zhuǎn)不誤，但本質(zhì)仍是直流電機(jī))，
直流電機(jī)里頭也是單行道，一干二凈，沒(méi)有移相繞組或罩極短路環(huán)這些附加配置，就只靠一個(gè)機(jī)械性的換向套件讓電路的一部份能夠活動(dòng)自如，對(duì)于沒(méi)有感應(yīng)傳輸能力的直流電而言，有刷電機(jī)實(shí)在是所有電機(jī)中最簡(jiǎn)單易用的動(dòng)力器械。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-18 00:04

變頻不同于調(diào)速，斬波也可調(diào)速，
斬波調(diào)速斬出來(lái)的是脈沖，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案是多路循環(huán)脈沖，都是直流，
跟變頻技術(shù)搭配的機(jī)種，其設(shè)計(jì)是跟交流電適配的，單相電機(jī)也是交流電機(jī)，但在變頻技術(shù)領(lǐng)域中沒(méi)它的事，
變頻變的，是電源的頻，變頻電機(jī)需要的是像市電那樣的交流電，而你用的電源是直流，那自然就要用到多相逆變器。
直流電機(jī)，只需一對(duì)導(dǎo)線就能讓它動(dòng)起來(lái)，但把磁場(chǎng)與電樞易位后，就不是一對(duì)導(dǎo)線能對(duì)付了，這時(shí)，原本的換向片就化身為半橋，換向器變成了多相逆變器，但是，電刷只是相當(dāng)于一根線，
那就意味著，這個(gè)逆變器的拓?fù)洌m然跟變頻電機(jī)用的可以完全一樣，但開(kāi)關(guān)邏輯卻截然不同，是單相開(kāi)通的。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-18 00:27

每種電機(jī)都有它專屬的驅(qū)動(dòng)邏輯，本標(biāo)題談?wù)摰模褪?電機(jī)種屬與驅(qū)動(dòng)邏輯的關(guān)系。

這圖的發(fā)佈，比我成為電子愛(ài)好者的時(shí)候還早得多，這圖原來(lái)有些地方是不對(duì)的，現(xiàn)在才總算看出些門(mén)道來(lái)，我想，此圖的原作者如今也應(yīng)該覺(jué)察到了吧。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-18 01:23

LhUpBJT 發(fā)表于 2024-3-15 00:49
換相邏輯，交流是同色翻轉(zhuǎn)環(huán)形分配，直流是上下交替的異色切換！

電機(jī)的磁鏈，有牽引、正交、推斥三種，
換向器不同于滑環(huán)，跟換向器配套的電刷，只能跟磁場(chǎng)的極軸線綁定，
所以，電樞的饋電點(diǎn)永遠(yuǎn)位于磁場(chǎng)主軸附近，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)跟定子磁場(chǎng)必然正交，
開(kāi)關(guān)邏輯不過(guò)是邏輯，但對(duì)電機(jī)控制而言，光有邏輯是不行的，必須把邏輯掛載于指定的位置，才能讓電機(jī)正常發(fā)揮，電源和逆變器的安全運(yùn)行亦可得以保證，
如果轉(zhuǎn)子取電的方式是電氣連接，則反電勢(shì)最高之處必然就是饋電點(diǎn)，不管交直流，當(dāng)逆變器用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，整個(gè)開(kāi)關(guān)邏輯流程中的每一步都是根據(jù)轉(zhuǎn)子狀態(tài)而執(zhí)行的。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-18 01:41

當(dāng)你解剖玩具電機(jī)，把那三葉轉(zhuǎn)子抽出來(lái)的時(shí)候，有沒(méi)有想到它是個(gè) 三角形連接的三相網(wǎng)絡(luò)呢？！
相信各位不是不懂，只是不屑一顧，沒(méi)把思路連系到那里去而矣。
直流電機(jī)，其實(shí)豈止是一臺(tái)電機(jī)，還是個(gè) 機(jī)械式的多相逆變器，反過(guò)來(lái)，如果你把多相交流電接在換向片上，從電刷出來(lái)的就是純直流。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-18 23:38

LhUpBJT 發(fā)表于 2024-3-18 00:27
每種電機(jī)都有它專屬的驅(qū)動(dòng)邏輯，本標(biāo)題談?wù)摰模褪?電機(jī)種屬與驅(qū)動(dòng)邏輯的關(guān)系。

這圖的發(fā)佈，比我 ...

1）多相跟直流存在著可逆關(guān)系，
2）有刷電機(jī)，不單是電機(jī)，還是個(gè) 機(jī)械式的整流逆變兩用器。

我之所以引用此圖，就是要引出一些大家都該是懂的卻不會(huì)念及的知識(shí)點(diǎn)，
電機(jī)，是利用電磁效應(yīng)出力的，除了單極(法拉第盤(pán))電機(jī)，磁極在圓周上都是NS交替分佈，轉(zhuǎn)子須不斷改變它的磁場(chǎng)才能前進(jìn)，
磁極有多少個(gè)，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈就得換向多少次，換向次數(shù)完全取決于電刷數(shù)量，兩個(gè)電刷就只能做到每轉(zhuǎn)兩次，你用四極磁鐵，機(jī)子轉(zhuǎn)半周就卡住，
而且，旋轉(zhuǎn)方向是有定的，但是，如果把它當(dāng)成無(wú)刷電機(jī)來(lái)玩，卻能正常旋轉(zhuǎn)，但方向跟兩極機(jī) (不論有刷無(wú)刷) 是相反的 (這結(jié)果在步進(jìn)電機(jī)中是合理的)，于電刷上掛載，同樣可得到直流電。

如果使用非正規(guī)操作，這機(jī)子也能動(dòng)，白金機(jī) (感應(yīng)線圈) 的斷續(xù)器是震動(dòng)式的，我曾提議把舌簧改為棘輪 (每個(gè)棘齒相當(dāng)于一片舌簧)，這實(shí)際上已涉及步進(jìn)電機(jī)的原理，
我的做法，就是把這圖中的兩個(gè)電刷移成 90° (換向片和電刷都要縮窄)，讓它成為半個(gè)四機(jī)電機(jī)，這就是「斷續(xù)器模式」的玩法，當(dāng)然，這樣做既不實(shí)用，就連拿它來(lái)示教也不適宜，
還有，電刷再多，直流電路還是單行道，轉(zhuǎn)子繞組必須接成環(huán)形或花輪狀才得以全數(shù)通電，但三葉轉(zhuǎn)子卻是個(gè)例外，Y型接法照樣全數(shù)通電，只是不為現(xiàn)實(shí)中的玩具電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組所用。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-18 23:57

大家有沒(méi)有注意到，頂樓的兩個(gè)動(dòng)態(tài)圖，代表著兩種截然不同的驅(qū)動(dòng)邏輯，但卻存在著一個(gè)共同點(diǎn)。
上圖的邏輯，可在繞組中呈現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)的效果，這效果就是，當(dāng)你靠近，我就躲開(kāi)，是一種互斥性的追逐，而下圖的邏輯，則是把這種互斥性用在逆變器身上 (真正換相的是本級(jí))，繞組的效果就看不出來(lái)了。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-3-19 01:07

繼續(xù)探究下去，我還發(fā)現(xiàn)，兩種邏輯還可代表兩種「軟開(kāi)關(guān)」方式！

互斥邏輯，是上下管切換，有直通的風(fēng)險(xiǎn)，須設(shè)立死區(qū)以避免之，而上下管切換翻轉(zhuǎn)相當(dāng)于甚么，是過(guò)零！
在多相電系中，過(guò)零的永遠(yuǎn)不會(huì)多于一相，多相逆變器的驅(qū)動(dòng)邏輯跟多相交流電源的自然進(jìn)程脗合，這樣的換相方式，相當(dāng)于過(guò)零觸發(fā)，如果是軟開(kāi)關(guān)，就類似于ZVS，

無(wú)刷直流電機(jī)逆變器的換相邏輯，是上下交替的橫向切換，這樣，同色組別(上下管)必然不會(huì)同時(shí)動(dòng)作，無(wú)需死區(qū)，
如果這逆變器只是一般用途，那沒(méi)啥好說(shuō)的，問(wèn)題是，這負(fù)載含有動(dòng)生電勢(shì)，這動(dòng)生電勢(shì)在繞組中的效果，相當(dāng)于自感 (別忘了，電源是純直流)，而無(wú)刷電機(jī)的換相點(diǎn)，正正就在動(dòng)生電勢(shì)峰值掠過(guò)之時(shí) (對(duì)于正弦交流電就是峰值觸發(fā))，電流最小，你可以把這情況想像成ZCS，這「ZCS」比軟開(kāi)關(guān)更簡(jiǎn)單更靠譜，用電機(jī)自帶的動(dòng)生電勢(shì)就可實(shí)現(xiàn)，無(wú)需設(shè)置諧振網(wǎng)絡(luò)。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-5-7 13:57

有沒(méi)有留意到，正規(guī)有刷電機(jī)的「相」數(shù)，是 8、9、12、15，巨型的甚至超過(guò)20，三「相」，只在玩具電機(jī)中才有。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-5-7 23:57

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，正正就像個(gè)內(nèi)外易位的有刷電機(jī)，
動(dòng)觸頭是電刷，定觸點(diǎn)就是換向片，無(wú)刷電機(jī)，就是把每片換向片變成開(kāi)關(guān)半橋。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-5-12 01:23

當(dāng)有刷變成了無(wú)刷，就再也沒(méi)串激并激之分，
電刷只是表像，吃電才是本質(zhì)，無(wú)論串并激，轉(zhuǎn)子都要饋電而不能以永磁代替，那就失卻了無(wú)刷化的意義。
電鉆，是正規(guī)電機(jī)，不是玩具，如果閣下有電鉆，可以看它的轉(zhuǎn)子的換向片有多少片，把它換成無(wú)刷電機(jī)，需要多少「相」(半橋)，轉(zhuǎn)子每個(gè)繞組是如何連接的。

ID:1100060 · 發(fā)表于 2024-5-12 01:27

總覺(jué)得，無(wú)刷電機(jī)只取三相，有「欺場(chǎng)」之嫌，但像我這樣較真的話，設(shè)備就太復(fù)雜了。

ID:344848 · 發(fā)表于 2024-6-3 17:26

關(guān)于交流驅(qū)動(dòng)使用的芯片，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的芯片需要使用互補(bǔ)MOS管，國(guó)外使用NMOS管，同樣電源管理系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)也使用互補(bǔ)MOS管，由于NMOS管和PMOS管的電氣參數(shù)存在差異，功耗明顯提供。實(shí)際是國(guó)內(nèi)沒(méi)有解決懸浮負(fù)載驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。看似小問(wèn)題，實(shí)際看出差異。

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無(wú)刷、步進(jìn) 與 各式交流電機(jī) 的 驅(qū)動(dòng)邏輯

無(wú)刷、步進(jìn) 與各式交流電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)邏輯