永磁無刷直流電機-文檔資料

1、2021/4/6,1,永磁直流無刷電機,2021/4/6,2,概述,永磁直流無刷電機是 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)換為機械旋轉(zhuǎn)的一種直流電機。,2021/4/6,3,永磁直流電機的主要特點,沒有換向器和電刷組組成的機械接觸機構(gòu)，所以無刷電機沒有換向火花，壽命長，運行可靠，轉(zhuǎn)速不受機械換向的限制。可實現(xiàn)每分鐘幾萬到幾十萬轉(zhuǎn)的超高轉(zhuǎn)速運行。 永磁電機沒有勵磁繞組，節(jié)省電機的用銅量，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 永磁電機中永磁材料的磁場是恒定的，因此永磁

2、電機電壓調(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,2021/4/6,4,無刷直流電機的工作原理框圖,在無刷直流電機中，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。,2021/4/6,5,永磁無刷直流電機結(jié)構(gòu),2021/4/6,6,兩相導(dǎo)通星形 三相六狀態(tài) 電機工作原理。,工作原理,2021/4/6,7,從運行過程看，定子繞組每

3、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,2021/4/6,8,幾個關(guān)于永磁無刷直流電機的平衡方程,通過以上兩式可知：,2021/4/6,9,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)子機械角速度,2021/4/6,10,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

4、幾倍到十幾倍，所以起動電磁轉(zhuǎn)矩很大，電機可以很快起動，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,2021/4/6,11,工作特性,工作特性主要包括：電樞電流和電機效率與輸出轉(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= IacpU P2輸出功率=M2n P電機總損耗 M2輸出轉(zhuǎn)矩,當(dāng)M2=0時，即沒有輸出轉(zhuǎn)矩時，電機效率為零。隨著輸出轉(zhuǎn)矩增加，電機效率也就增加。當(dāng)電機的可變損耗等于不變損耗時候，電機效率達(dá)到最大，隨

5、后，效率又開始下降。,負(fù)載、效率 特性曲線,2021/4/6,12,機械特性和調(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,機械特性曲線,2021/4/6,13,常用永磁無刷直流電機有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。 無刷永磁直流電機必須匹配無刷控制器工作。,永磁無刷直流電機的接線,無