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(shí)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(diǎn)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(yùn)行可靠，轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制?？蓪?shí)現(xiàn)每分鐘幾萬到幾十萬轉(zhuǎn)的超高轉(zhuǎn)速運(yùn)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高無刷直流電機(jī)的工作原理框圖直流電源電機(jī)本體電子換相線路轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出

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)無刷直流電機(jī)電機(jī)本體電子換相線路轉(zhuǎn)子位置傳感器轉(zhuǎn)子定子永磁體導(dǎo)磁體支承零部件定子鐵芯定子繞組機(jī)殼等兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)電機(jī)工作原理。工作原理從運(yùn)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)的平衡方程電動勢平衡方程：U電源電壓E電樞繞組反電動勢Iacp平均電樞電流Racp電樞繞組平均電阻△U功率晶體管飽和管壓降n電機(jī)轉(zhuǎn)速Ke反電動勢系數(shù)電樞繞組反電動勢：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Ω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(Ω)

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)?？蛰d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=M2nΣP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(xiàng)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(shí)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。