直流無刷電機結構原理特特點
作者：無刷電機 文章來源：www.mxleddsc.cn 時間：2016-12-23
直流無刷電機結構原理特特點
一、直流無刷電機工作原理
無刷直流電機由直流無刷電機主體和驅(qū)動器組成，直流無刷電機是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。直流無刷電機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步直流無刷電機十分相似。直流無刷電機的轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測直流無刷電機轉子的極性，在直流無刷電機內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受直流無刷電機的啟動、停止、制動信號，以控制直流無刷電機的啟動、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(chǎn)生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)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(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產(chǎn)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(chǎn)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?，F(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直角坐標系統(tǒng)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?shù)男阅堋?/p>
二、直流無刷電機結構
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(shù)(p)影響：n=60．f/p。直流無刷電機在轉子極數(shù)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(qū)動器)，控制定子旋轉磁場的頻率并將電機轉子的轉速回授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(nèi)當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。
直流無刷驅(qū)動器包括電源部及控制部：電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉換輸入電源頻率。電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220v)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉換器(converter)轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉成3相電壓來驅(qū)動電機。換流器(inverter)一般由6個功率晶體管(q1～q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連接電機作為控制流經(jīng)電機線圈的開關。控制部則提供pwm(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關頻度及換流器(inverter)換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩(wěn)定于設定值而不會變動太大的速度控制，所以直流無刷電機內(nèi)部裝有能感應磁場的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。
三、直流無刷電機特點
1、直流無刷電機可替代直流電機調(diào)速、變頻器+變頻電機調(diào)速、異步電機+減速機調(diào)速；
2、直流無刷電機具有傳統(tǒng)直流電機的優(yōu)點，同時又取消了碳刷、滑環(huán)結構；
3、直流無刷電機可以低速大功率運行，可以省去減速機直接驅(qū)動大的負載；
4、直流無刷電機體積小、重量輕、出力大；
5、直流無刷電機轉矩特性優(yōu)異，中、低速轉矩性能好，啟動轉矩大，啟動電流小；
6、直流無刷電機無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強；
7、直流無刷電機軟啟軟停、制動特性好，可省去原有的機械制動或電磁制動裝置；
8、直流無刷電機效率高，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(jié)電率可達20%~60%。
9、直流無刷電機可靠性高，穩(wěn)定性好，適應性強，維修與保養(yǎng)簡單；
10、直流無刷電機耐顛簸震動，噪音低，震動小，運轉平滑，壽命長；
11、直流無刷電機不產(chǎn)生火花，特別適合爆炸性場所，有防爆型；
12、直流無刷電機根據(jù)需要可選梯形波磁場電機和正弦波磁場電機。
