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MBD应用于霍尔组件方位选定

  • 产品概述

  方位。本文选用Altair的电磁仿真软件Flux进行马达本体建模,在理论决议方位后提取磁通密度,再调配系统开发渠道软件树立六步方波电流驱动模型,完结契合物理界说的驱动与马达全体模型。)来规划各种不一样的产品已是现在干流,尤其在马达规划时,电磁仿真软件的导入已是不可或缺的东西。但是在直流无刷马达首要运用在在电扇等开回路操控范畴, 调配霍尔组件(Hall Sensor)进行六步方波操控(图1)。霍尔组件为侦测马达转子视点从而决议六步方波开关次第。当磁通密度逾越固定值时,霍尔组件信号由0-1,下降在固定值下时信号由1-0。故而霍尔组件的方位影响马达终究的扭力输出,接着运用Altair公司的电磁仿线槽马达,藉由理论决议霍尔组件方位提曲磁通密度后树立六步方波。

  马达扭力公式,如下方程序1所示。扭力由马达磁通量, 匝数与电流组成。匝数为纯量,磁通与电流为向量,霍尔组件方位决议电流向量视点,从而影响马达扭力输出。直流无刷马达的磁通波形为梯型波(设定峰值为1),如图2所示,电流为六步方波(相同峰值设定为1),磁通电流的夹角为90度,匝数相同为1下马达U相扭力如表1所示,将V相与W相扭力显现在表2,可见马达在不同转子视点时UVW各相对扭力的奉献,终究马达总扭力为定值。在Altair的电磁仿线),调查U相磁通量波形如图4所示的梯形波。输入马达的六步方波电流由Altair发行之系统开发渠道软件Activate树立,由转子视点与转速核算得知六步方波的切换时序,保证电流与磁通量的夹角为90度,树立时刻基准的六步方波电源,输入Flux的马达模块,扭力曲线所示。此模型的六步方波是由视点核算时刻树立而成,并非实践的由霍尔组件切换状况构成,与实在的状况仍有一段距离。因而接续将先选用理论核算UVW三相的霍尔组件方位,再于Flux内汇出这三个霍尔组件的磁通密度数值。将磁通密度数值汇入Activate软件,设定切换开关状况的数值后, 树立霍尔组件基准的六步方波并与时刻基准的六步方波波形比较。

  霍尔组件藉由侦测磁通密度的巨细来决议状况为0或1,三个组件状况的改动树立如图1的六步方波,此即为电流的电气视点。电流与磁通量的夹角影响马达扭力。所以霍尔组件的方位要从磁通量视点开端考虑,也便是马达的定子齿部与转子磁石方位。要决议霍尔组件方位,需先决议代表的定子齿部与磁石,不同的槽极数状况不同。典范马达 为3相8极9槽规划,单一相位分配到3个定子,取正中心定子齿部为代表来核算磁通量与电流的视点。槽距(机械角)为40度。马达极数为8极,极距(机械角)为45度,以U相来展开讨论。如图3所示,可知 U相中心定子齿部的机械角为80度,正对深橘色的S磁石,此刻的转子视点为U相的d轴状况。右 侧NS的磁中性点机械角为57.5度。磁中性点到中心定子齿部视点为80-57.5=22.5度,电气视点为22.5*4=90度。方波为磁通量电气角为30度时,信号由0→1如图6所示(以反电动势替代磁通),换算回机械角的线,磁中性点原始视点为57.5度,转7.5度后视点为57.5+7.5=65度,此即为理论上U相霍尔组件方位,状况由0→1。考虑绕线状况得 知V相霍尔组件方位为U相加上机械角120度即为65+120=185,同理W相组件为V相方位加上120 度,185+120=305度。将此三个霍尔组件方位标明如图7的X处所示。

  将三个霍尔组件方位处的磁通密度数值从 Flux内汇出后,再于Activate内汇入(图8),通过信号处理设定切换0与1状况的数值后,便是霍尔组件的状况表(表3),从而完结树立六步方波模块。

  接下来,比较时刻基准的方波与霍尔组件基准的方波波形(图9),可见两种办法树立的六步方波十分类似,霍尔组件基准树立的六步方波与实在的状况类似,一起也符合物理理论核算的成果。

  承认霍尔组件基准的方波与时刻基准的方波相同后,由霍尔基准的方波电流替代本来时刻基准的方波电流,输入Flux当电流驱动,如图10所示。在马达为固定转速滚动状况之下,整个运作次序如下:

  此模型仿真的马达扭力曲线所示,与时刻基准的成果(图5)相同,再次验正霍尔模型的正确性;一起符合理论的马达总扭力为定值的成果。

  本文大费周章的从理论动身找出霍尔组件的方位,并以此树立霍尔组件基准的六步方波模型,其意图是缩小模型与什物的距离,树立有物理理论依据的模型。此办法的优点是当处于开发阶段试著作发生问题时,可藉此模型来一步步找出问题的本源,承认是霍尔组件损坏,或方位放置过错,仍是信号处理有问题?可将假定的原因树立在模型内,调查仿真成果是否会发生跟实测时相同的问题?铢积寸累下,企业可累积研制单位的软实力与规划经历,不致遭到人员改变形成才干丢失的影响。

  因为霍尔组件方位信息在开始规划时刻就可以取得,试著作规划时就可选用承认的组件固定办法 ,不需选用可改变的固定办法,试作测验承认方位后再改动成承认固定办法,加快产品研讨开发速度与节约开发费用。更进一步选用此

  办法,规划初期就可以标准制程中需求操控的变异处,如反电动势与霍尔信号的视点,线圈绕线,以及转向与霍尔方位三者之间的联系,都可藉由

  藉由运用Flux与Activate软件,本文开始完成机与电信号互传的办法,Flux发生磁通密度汇入Activate,Activate藉由磁通密度树立六步方波再输入Flux马达发生扭力,日后更可完善驱动模型,逐渐到达机电合一双向仿真的方针。

  但是霍尔组件的方位会因不同马达槽极数的规划而有所改变,模仿东西需调配专业理论知识才干发挥出MBD的优点,逐渐到达数字双生(Digi Twins)的方针。

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