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永磁無(wú)刷直流電機(jī)姓名:潘高超學(xué)號(hào):15120017永磁無(wú)刷直流電機(jī)問(wèn)題的提出直流電動(dòng)機(jī)雖然具有優(yōu)良的調(diào)速和起動(dòng)特性,但由于存在電刷和換向器,需要經(jīng)常性維護(hù),并且會(huì)產(chǎn)生火花和電磁干擾,限制了它的應(yīng)用范圍。近年發(fā)展起來(lái)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)就是為了克服換向器和電刷的滑動(dòng)接觸而發(fā)展起來(lái)的新型直流電動(dòng)機(jī)。永磁無(wú)刷直流電機(jī)有刷直流電動(dòng)機(jī)工作原理磁極靜止,電樞旋轉(zhuǎn)f=IBla,這個(gè)力形成電磁轉(zhuǎn)矩根據(jù)左手定則,線圈在這個(gè)轉(zhuǎn)矩作用下將按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)當(dāng)載流導(dǎo)體轉(zhuǎn)過(guò)180度后,借助電刷-換向片改變導(dǎo)體中電流方向永磁無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)原理電樞靜止,磁極旋轉(zhuǎn),且磁極為永久磁鐵。電樞繞組中電流的換向是借助于轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子開(kāi)關(guān)線路來(lái)實(shí)現(xiàn)的,所以,無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)一般都是由電動(dòng)機(jī)、位置傳感器和電子開(kāi)關(guān)線路三部分組成。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)原理圖永磁無(wú)刷直流電機(jī)
與有刷直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)比較,無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)特征是:1)經(jīng)電子控制換相獲得類(lèi)似直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性,有較好的可控性、寬調(diào)速范圍。2)需要轉(zhuǎn)子位置反饋信息和電子多相逆變驅(qū)動(dòng)器。3)本質(zhì)上是交流電動(dòng)機(jī),由于沒(méi)有電刷和換向器的火花、磨損問(wèn)題,可工作于高速,可靠性高,壽命長(zhǎng)。4)采用永磁產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng),功率因數(shù)高,轉(zhuǎn)子損耗和發(fā)熱低,有較高效率。5)必須有電子控制部分,所以總成本比有刷直流電機(jī)高。永磁無(wú)刷直流電機(jī)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的原理框圖永磁無(wú)刷直流電機(jī)位置傳感器位置傳感器的作用是檢測(cè)主轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)于定子繞組的相對(duì)位置,將轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),為邏輯開(kāi)關(guān)電路提供換相信息,使電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流隨著轉(zhuǎn)子位置的變化按次序換相,形成氣隙中步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。永磁無(wú)刷直流電機(jī)1)電磁式位置傳感器利用電磁效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)位置測(cè)量。工作可靠、適應(yīng)較惡劣環(huán)境。但信躁比較低,位置分辨率較差,體積較大。2)光電式位置傳感器利用光電效應(yīng)原理,由安放在定子上的發(fā)光管-光敏接收管組件以及跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光板等組成。缺點(diǎn)是光電信號(hào)容易受到灰塵或潮氣影響,可靠性較低。3)磁敏式位置傳感器利用對(duì)磁場(chǎng)敏感的半導(dǎo)體元件制成。最常見(jiàn)的是霍爾效應(yīng)磁敏傳感器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、安裝靈活方便、易于機(jī)電一體化、價(jià)格低,是目前無(wú)刷直流電機(jī)最主要使用的轉(zhuǎn)子位置傳感器。永磁無(wú)刷直流電機(jī)一相導(dǎo)通星形三相三狀態(tài)1)H1受光,V1導(dǎo)通,A相流過(guò)電流,產(chǎn)生磁勢(shì)Fa。電流路徑:電源正極—A相繞組—V1管—電源負(fù)極。2)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)120度后,H1被遮光,H2受光,V1關(guān)斷,V2導(dǎo)通,B相繞組通入電流,產(chǎn)生磁勢(shì)Fb。3)再轉(zhuǎn)過(guò)120度,C相導(dǎo)通。永磁無(wú)刷直流電機(jī)A相導(dǎo)通B相導(dǎo)通C相導(dǎo)通
轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)120度,功率管換流一次,定子磁場(chǎng)狀態(tài)就改變一次,電機(jī)有三個(gè)磁狀態(tài)。每個(gè)功率管導(dǎo)通120度(1/3周期)。磁場(chǎng)為跳躍式步進(jìn)磁場(chǎng)。因此,所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法是增加一周內(nèi)的磁狀態(tài)數(shù),如二相導(dǎo)通六狀態(tài)。永磁無(wú)刷直流電機(jī)二相導(dǎo)通星形六狀態(tài)永磁無(wú)刷直流電機(jī)定子合成磁場(chǎng)仍為跳躍式旋轉(zhuǎn),步進(jìn)為60度,即1/6周期。每轉(zhuǎn)60度,逆變器開(kāi)關(guān)管換流一次,有六個(gè)狀態(tài)。每個(gè)功率管(每相繞組)導(dǎo)通120度。V1V6導(dǎo)通 V1V2導(dǎo)通永磁無(wú)刷直流電機(jī)三相六狀態(tài)繞組與開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通順序表永磁無(wú)刷直流電機(jī)速度控制通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)方法改變電壓大小實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。正、反轉(zhuǎn)控制有刷電機(jī):改變勵(lì)磁磁場(chǎng)的極性或電樞電壓的極性。無(wú)刷電機(jī):原理相同,但因功率管的單向?qū)щ娦?,不能靠?jiǎn)單地改變電源電壓極性使電機(jī)反轉(zhuǎn),而是通過(guò)改變繞組的通電順序來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。永磁無(wú)刷直流電機(jī)要改變繞組的
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