直流無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)原理特特點(diǎn)
作者：無刷電機(jī) 文章來源：yugj.cn 時間：2016-12-23
直流無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)原理特特點(diǎn)
一、直流無刷電機(jī)工作原理
無刷直流電機(jī)由直流無刷電機(jī)主體和驅(qū)動器組成，直流無刷電機(jī)是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。直流無刷電機(jī)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(jī)十分相似。直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在直流無刷電機(jī)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(gòu)成，其功能是：接受直流無刷電機(jī)的啟動、停止、制動信號，以控制直流無刷電機(jī)的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。
直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因為直流電機(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)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(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到。現(xiàn)今半導(dǎo)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(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>
二、直流無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)
直流無刷電機(jī)是同步電機(jī)的一種，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)(p)影響：n=60．f/p。直流無刷電機(jī)在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機(jī)即是將同步電機(jī)加上電子式控制(驅(qū)動器)，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正，以期達(dá)到接近直流電機(jī)特性的方式。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)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(jī)，控制部則依需求轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器(converter)轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉(zhuǎn)成3相電壓來驅(qū)動電機(jī)。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(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開關(guān)。控制部則提供pwm(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關(guān)頻度及換流器(inverter)換相的時機(jī)。直流無刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動時速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會變動太大的速度控制，所以直流無刷電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)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(jī)特點(diǎn)
1、直流無刷電機(jī)可替代直流電機(jī)調(diào)速、變頻器+變頻電機(jī)調(diào)速、異步電機(jī)+減速機(jī)調(diào)速；
2、直流無刷電機(jī)具有傳統(tǒng)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時又取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)；
3、直流無刷電機(jī)可以低速大功率運(yùn)行，可以省去減速機(jī)直接驅(qū)動大的負(fù)載；
4、直流無刷電機(jī)體積小、重量輕、出力大；
5、直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小；
6、直流無刷電機(jī)無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強(qiáng)；
7、直流無刷電機(jī)軟啟軟停、制動特性好，可省去原有的機(jī)械制動或電磁制動裝置；
8、直流無刷電機(jī)效率高，電機(jī)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(dá)20%~60%。
9、直流無刷電機(jī)可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，維修與保養(yǎng)簡單；
10、直流無刷電機(jī)耐顛簸震動，噪音低，震動小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，壽命長；
11、直流無刷電機(jī)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(jī)根據(jù)需要可選梯形波磁場電機(jī)和正弦波磁場電機(jī)。
