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無刷直流電機簡介
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無刷直流電機簡介

  工作原理

  無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體 ,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成,其功能是:接受電動機的啟動、停止、制動信號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等。

  直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能,但直流電機的優點也正是它的缺點,因為直流電機要產生額定負載下恒定轉矩的性能,則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°,這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外,使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子,免維護、堅固、應用廣,但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。現今半導體發展迅速功率組件切換頻率加快許多,提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快,可實現將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直角坐標系統中,適當控制交流電機在兩軸電流分量,達到類似直流電機控制并有與直流電機相當的性能。

  此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中,而且體積越來越小;像模擬/數字轉換器(Analog-to-Digital Converter,ADC)、脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相,得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。

 

  結構特征

  直流無刷電機是同步電機的一種,也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(p)影響:

  n=60f/p。在轉子極數固定情況下,改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器),控制定子旋轉磁場的頻率并將電機轉子的轉速反饋至控制中心反復校正,以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載范圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。

直流無刷電機是同步電機的一種,也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(p)影響:

 

  特點

  1、可替代直流電機調速、變頻器+變頻電機調速、異步電機+減速機調速;

  2、具有傳統直流電機的優點,同時又取消了碳刷、滑環結構;

  3、可以低速大功率運行,可以省去減速機直接驅動大的負載;

  4、體積小、重量輕、出力大;

  5、轉矩特性優異,中、低速轉矩性能好,啟動轉矩大,啟動電流小;

  6、無級調速,調速范圍廣,過載能力強;

  7、軟啟軟停、制動特性好,可省去原有的機械制動或電磁制動裝置;

  8、效率高,電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗,消除了多級減速耗,綜合節電率可達20-60%。

  9、可靠性高,穩定性好,適應性強,維修與保養簡單;

  10、耐顛簸震動,噪音低,震動小,運轉平滑,壽命長;

  11、不產生火花,特別適合爆炸性場所,有防爆型;

  12、根據需要可選梯形波磁場電機和正弦波磁場電機。

 

  參考文獻

  百度百科:無刷直流電機

 

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