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無刷直流電機,無刷電機,直流電機,無刷電機驅动器

發布時間:2017-11-12 23:52:29    點擊數:   

直流無刷電动機與一般直流電动機具有相同的工作原理和應用特性,而其組成是不一樣的。除了電機本身外,前者還多一個換向電路,電機本身和換向電路緊密結合在一起。許多小功率電动機的電機本身是與換向電路合成一體,從外觀上看直流無刷電动機與直流電动機完全一樣。

     直流無刷電动機的電機本身是機電能量轉換部分,它除了電機電樞、永磁勵磁兩部分外,還帶有傳感器。電機本身是直流無刷電機的核心,它不僅關系到性能指标、噪聲振动、可靠性和使用壽命等,還涉及制造费用及産品成本。由于采用永磁磁場,使直流無刷電機擺脫一般直流電機的傳統設計和結構,滿足各種應用市場的要求,并向着省銅節材、制造簡便的方向發展。永磁磁場的發展與永磁材料的應用密切相關,第三代永磁材料的應用,促使直流無刷電機向高效率、小型化、節能方向邁進。

  为了實現電子換向必須有位置信号来控制電路。早期用機電位置傳感器獲得位置信号,現已逐步用電子式位置傳感器或其它方法得到位置信号,最簡便的方法是利用電樞繞組的電勢信号作为位置信号。
  要實現電機轉速的控制必須有速度信号。用獲得位置信号相近方法取得速度信号,最簡單的速度傳感器是測頻式測速發電機與電子線路相結合。

  直流無刷電機的換向電路由驅动及控制兩部分組成,这兩部分是不容易分開的,尤其小功率用電路往往将兩者集成化成为單一专用集成電路。

      在功率較大的電機中,驅动電路和控制電路可各自成为一體。驅动電路輸出電功率,驅动電动機的電樞繞組,并受控于控制電路。目前,驅动電路已從線性放大狀态轉成脈寬調制的開關狀态,相應電路組成也從晶體管分立電路轉成模塊化集成電路。模塊化集成電路有功率雙極晶體管、功率場效應管和隔離栅場效應雙極晶體管等組成形式。雖然,隔離栅場效應雙極晶體管价格較貴,但從可靠安全和性能角度看,選用它還是較合适的。

  控制電路用作控制電機的轉速、轉向、電流(或轉矩)以及保護電機的過流、過壓、過熱等。上述參數容易轉成模拟信号,用此来控制較簡單,但從發展来看,電機的參數應轉換成數字量,通過數字式控制電路来控制電機。當前,控制電路有专用集成電路、微處理器和數字信号處理器等三種組成方式。在對電機控制要求不高的場合,专用集成電路組成控制電路是簡單實用的方式。采用數字信号處理器組成控制電路是今後發展方向,有關數字信号處理器将在下面交流同步伺服電动機中介紹。

目前,在微小功率範疇直流無刷電动機是發展較快的新型電機。由于各個應用領域需要各自獨特的直流無刷電动機,所以直流無刷電动機的類型較多。大體上有計算機外存儲器以及VCD、DVD、CD主軸驅动用扁平式無鐵心電機結構,小型通風機用外轉子電機結構,家電用多極磁場結構及内裝式結構,電动自行車用多極、外轉子結構等等。上述直流無刷電动機的電機本身和電路均成一體,使用十分方便,它的産量也非常大。为了滿足大批量、低成本的市場需要,直流無刷電动機的生産必須要形成規模经濟。因此,直流無刷電动機是一種高投入、高産出的行业。同時,我們應該考慮到市場也在不斷地發展,如家用空調用電機正由3A轉向 3D,需要大量的中小功率的直流無刷直流電动機,研究和開發中小功率的直流無刷電动機也成當務之急。


    無刷直流電機(BLDCM)是在有刷直流電动機的基礎上發展来的,但它的驅动電流是不折不扣的交流;無刷直流電機又可以分为無刷速率電機和無刷力矩電機。一般地,無刷電機的驅动電流有兩種,一種是梯形波(一般是“方波”),另一種是正弦波。有時候把前一種叫直流無刷電機,後一種叫交流伺服電機,确切地講是交流伺服電动機的一種。

    無刷直流電機为了減少轉动慣量,通常采用“細長”的結構。無刷直流電機在重量和體積上要比有刷直流電機小的多,相應的轉动慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問題,致使無刷直流電機一般的容量都在100kW以下。
这種電动機的機械特性和調節特性的線性度好,調速範圍廣,壽命長,維護方便噪聲小,不存在因電刷而引起的一系列問題,所以这種電动機在控制系統中有很大的應用潛力。
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