無(wú)刷直流電機,無(wú)刷電機,直流電機,無(wú)刷電機驅動(dòng)器
發(fā)布時(shí)間:2017-11-12 23:52:29 點(diǎn)擊數:
直流無(wú)刷電動(dòng)機與一般直流電動(dòng)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(gè)換向電路,電機本身和換向電路緊密結合在一起。許多小功率電動(dòng)機的電機本身是與換向電路合成一體,從外觀(guān)上看直流無(wú)刷電動(dòng)機與直流電動(dòng)機完全一樣。
直流無(wú)刷電動(dòng)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(wú)刷電機的核心,它不僅關(guān)系到性能指標、噪聲振動(dòng)、可靠性和使用壽命等,還涉及制造費用及產(chǎn)品成本。由于采用永磁磁場(chǎng),使直流無(wú)刷電機擺脫一般直流電機的傳統設計和結構,滿(mǎn)足各種應用市場(chǎng)的要求,并向著(zhù)省銅節材、制造簡(jiǎn)便的方向發(fā)展。永磁磁場(chǎng)的發(fā)展與永磁材料的應用密切相關(guān),第三代永磁材料的應用,促使直流無(wú)刷電機向高效率、小型化、節能方向邁進(jìn)。
為了實(shí)現電子換向必須有位置信號來(lái)控制電路。早期用機電位置傳感器獲得位置信號,現已逐步用電子式位置傳感器或其它方法得到位置信號,最簡(jiǎn)便的方法是利用電樞繞組的電勢信號作為位置信號。要實(shí)現電機轉速的控制必須有速度信號。用獲得位置信號相近方法取得速度信號,最簡(jiǎn)單的速度傳感器是測頻式測速發(fā)電機與電子線(xiàn)路相結合。
直流無(wú)刷電機的換向電路由驅動(dòng)及控制兩部分組成,這兩部分是不容易分開(kāi)的,尤其小功率用電路往往將兩者集成化成為單一專(zhuān)用集成電路。
在功率較大的電機中,驅動(dòng)電路和控制電路可各自成為一體。驅動(dòng)電路輸出電功率,驅動(dòng)電動(dòng)機的電樞繞組,并受控于控制電路。目前,驅動(dòng)電路已從線(xiàn)性放大狀態(tài)轉成脈寬調制的開(kāi)關(guān)狀態(tài),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(chǎng)效應管和隔離柵場(chǎng)效應雙極晶體管等組成形式。雖然,隔離柵場(chǎng)效應雙極晶體管價(jià)格較貴,但從可靠安全和性能角度看,選用它還是較合適的。
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(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱等。上述參數容易轉成模擬信號,用此來(lái)控制較簡(jiǎn)單,但從發(fā)展來(lái)看,電機的參數應轉換成數字量,通過(guò)數字式控制電路來(lái)控制電機。當前,控制電路有專(zhuān)用集成電路、微處理器和數字信號處理器等三種組成方式。在對電機控制要求不高的場(chǎng)合,專(zhuān)用集成電路組成控制電路是簡(jiǎn)單實(shí)用的方式。采用數字信號處理器組成控制電路是今后發(fā)展方向,有關(guān)數字信號處理器將在下面交流同步伺服電動(dòng)機中介紹。
目前,在微小功率范疇直流無(wú)刷電動(dòng)機是發(fā)展較快的新型電機。由于各個(gè)應用領(lǐng)域需要各自獨特的直流無(wú)刷電動(dòng)機,所以直流無(wú)刷電動(dòng)機的類(lèi)型較多。大體上有計算機外存儲器以及VCD、DVD、CD主軸驅動(dòng)用扁平式無(wú)鐵心電機結構,小型通風(fēng)機用外轉子電機結構,家電用多極磁場(chǎng)結構及內裝式結構,電動(dòng)自行車(chē)用多極、外轉子結構等等。上述直流無(wú)刷電動(dòng)機的電機本身和電路均成一體,使用十分方便,它的產(chǎn)量也非常大。為了滿(mǎn)足大批量、低成本的市場(chǎng)需要,直流無(wú)刷電動(dòng)機的生產(chǎn)必須要形成規模經(jīng)濟。因此,直流無(wú)刷電動(dòng)機是一種高投入、高產(chǎn)出的行業(yè)。同時(shí),我們應該考慮到市場(chǎng)也在不斷地發(fā)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(wú)刷直流電動(dòng)機,研究和開(kāi)發(fā)中小功率的直流無(wú)刷電動(dòng)機也成當務(wù)之急。
無(wú)刷直流電機(BLDCM)是在有刷直流電動(dòng)機的基礎上發(fā)展來(lái)的,但它的驅動(dòng)電流是不折不扣的交流;無(wú)刷直流電機又可以分為無(wú)刷速率電機和無(wú)刷力矩電機。一般地,無(wú)刷電機的驅動(dòng)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(shí)候把前一種叫直流無(wú)刷電機,后一種叫交流伺服電機,確切地講是交流伺服電動(dòng)機的一種。
無(wú)刷直流電機為了減少轉動(dòng)慣量,通常采用“細長(cháng)”的結構。無(wú)刷直流電機在重量和體積上要比有刷直流電機小的多,相應的轉動(dòng)慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問(wèn)題,致使無(wú)刷直流電機一般的容量都在100kW以下。
這種電動(dòng)機的機械特性和調節特性的線(xiàn)性度好,調速范圍廣,壽命長(cháng),維護方便噪聲小,不存在因電刷而引起的一系列問(wèn)題,所以這種電動(dòng)機在控制系統中有很大的應用潛力。