永磁無刷直流電機(jī)

永磁直流無刷電機(jī) 概述 永磁直流無刷電機(jī)是用永磁體建立磁場 用電子換向裝置代替換向器 實現(xiàn)直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械旋轉(zhuǎn)的一種直流電機(jī) 永磁直流電機(jī)的主要特點 沒有換向器和電刷組組成的機(jī)械接觸機(jī)構(gòu) 所以無刷電機(jī)沒有換向火花 壽命長 運行可靠 轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制 可實現(xiàn)每分鐘幾萬到幾十萬轉(zhuǎn)的超高轉(zhuǎn)速運行 永磁電機(jī)沒有勵磁繞組 節(jié)省電機(jī)的用銅量 減少電氣銅耗 特別是在微型和小容量范圍內(nèi) 電機(jī)的重量 體積 效率和成本都得到改善 同時也不需要勵磁電源 可以減少電源的耗電量 具有重要的經(jīng)濟(jì)價值永磁電機(jī)中永磁材料的磁場是恒定的 因此永磁電機(jī)電壓調(diào)整率差 調(diào)速也一般通過改變電樞電壓 電流來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單 體積小 效率高 無刷直流電機(jī)的工作原理框圖 在無刷直流電機(jī)中 借助反映主轉(zhuǎn)子位置的位置傳感器的輸出信號 通過電子換相電路去驅(qū)動與電樞繞組連接的相應(yīng)的功率開關(guān)器件 使電樞繞組依次饋電 從而在定子上產(chǎn)生跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場 驅(qū)動永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動 位置傳感器不斷的送出信號 改變電樞繞組的通電狀態(tài) 使得在某一磁極下導(dǎo)體中的電流方向始終不變 永磁無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu) 兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)電機(jī)工作原理 工作原理 從運行過程看 定子繞組每隔60 電度角換向一次 定子合成磁動勢位置就改變一次 每相繞組每次導(dǎo)通120 電度角 且始終保持兩相繞組導(dǎo)通 所以此工作方式稱為兩相導(dǎo)通三相六狀態(tài)工作方式 幾個關(guān)于永磁無刷直流電機(jī)的平衡方程 通過以上兩式可知 轉(zhuǎn)速不變時 轉(zhuǎn)矩平衡方程 M電磁轉(zhuǎn)矩M2輸出轉(zhuǎn)矩M0摩擦轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速變化時 轉(zhuǎn)矩平衡方程 J轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動慣量 轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度 起動特性 起動電流 電樞電流 公式 In起動電流 A U電源電壓 V U功率晶體管飽和管壓降 V racp電樞繞組平均電阻 起動電流的值可以為正常工作的電樞電流幾倍到十幾倍 所以起動電磁轉(zhuǎn)矩很大 電機(jī)可以很快起動 并且能帶載啟動 隨著轉(zhuǎn)子的加速 反電動勢E增大 電磁轉(zhuǎn)矩降低 加速轉(zhuǎn)矩也減小 最后進(jìn)入正常的工作狀態(tài) 空載啟動時電樞電流和轉(zhuǎn)速的關(guān)系 工作特性 工作特性主要包括 電樞電流和電機(jī)效率與輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 電樞電流和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式 電機(jī)效率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式 T輸出轉(zhuǎn)矩Km轉(zhuǎn)矩系數(shù)Iacp平均電樞電流P1輸入功率 IacpUP2輸出功率 M2n P電機(jī)總損耗M2輸出轉(zhuǎn)矩 當(dāng)M2 0時 即沒有輸出轉(zhuǎn)矩時 電機(jī)效率為零 隨著輸出轉(zhuǎn)矩增加 電機(jī)效率也就增加 當(dāng)電機(jī)的可變損耗等于不變損耗時候 電機(jī)效率達(dá)到最大 隨后 效率又開始下降 負(fù)載 效率特性曲線 機(jī)械特性和調(diào)速特性 當(dāng)不計U變化和電樞反映的影響時 式子等號右邊第一項為常數(shù) 所以電磁轉(zhuǎn)矩隨速度的減小而線性增加 在同一轉(zhuǎn)速下改變電源電壓 可以容易的改變輸出轉(zhuǎn)矩 或在同一負(fù)載下改變轉(zhuǎn)速 所以無刷直流電局調(diào)速性能很好 可通過改變電源電壓實現(xiàn)平滑調(diào)速 由于電機(jī)損耗中可變部分及電樞反映的影響 輸出轉(zhuǎn)矩會偏離直線 機(jī)械特性曲線 常用永磁無刷直流電機(jī)有8條引線 如圖所示 其中三條為粗黃 粗綠 粗藍(lán) 是繞組引線 其余5條細(xì)線是轉(zhuǎn)子位置傳感器引線 細(xì)紅一般為正5伏 細(xì)黑是5伏負(fù)極兼信號公共端 細(xì)黃 細(xì)綠 細(xì)藍(lán)是3個轉(zhuǎn)子位置信號引線 無刷控制器接直流電源 無刷控制器就是靠它們提供的信號 來改變繞組電流方向的