无刷电机是指无换向器(或集电环)和电刷的电机,又称无换向器电机。现在主要应用的无刷电机主要是指无刷直流电机和交流同步伺服电机(永磁同步电机)。由于其噪音低,寿命长等特点而普遍使用。
无刷直流电机英文简称BLDC。无刷直流电机与有刷直流电机差别的是,无刷直流电机不使用机械的电刷装置,接纳方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁质料,性能上比一样平常的古板直流电神秘好,是当今最理想的调速电机。
直流无刷电机的实质为接纳直流电源输入,并用逆变器变为三相交流电源,带位置反响的永磁同步电机。
无刷直流电机由电念头主体和驱动器组成,是一种典范的机电一体化产品。 电念头的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电念头十分相似。电念头的转子上粘有已充磁的永磁体 ,为了检测电念头转子的极性,在电念头内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等组成,其功效是:接受电念头的启动、阻止、制动信号,以控制电念头的启动、阻止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,爆发一连转矩;接受速率指令和速率反响信号,用来控制和调解转速;提供;ず拖允镜鹊。
交流同步伺服电机(永磁同步电机)
永磁同步电念头的组成部分:定子、永世磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等。
永磁同步电念头具有结构简朴,体积小、重量轻、消耗小、效率高、功率因数高等优点,主要用于要求响应快速、调速规模宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替换电机。
通常所说的永磁同步电念头是正弦波永磁同步电念头,统一样平常同步电念头一样,正弦波PMSM的定子绕组通常接纳三相对称的正弦漫衍绕组,或转子接纳特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦漫衍。这样,当电念头恒速运行时,定子三相绕组所感应的电势则为正弦波,正弦波永磁同步电念头由此而得名。
正弦波PMSM是一种典范的机电一体化电机。它不但包括电机自己,并且还涉及位置传感器、电力电子变流器以及驱动电路等。
内置式永磁同步电机无位置传感器(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模视察器和高频电压信号注入法相团结,在无位置传感器IPMSM闭环矢量控制方法下平稳启动运行,并能在低速和高速运行场合获得较准确的转子位置视察信息。
永磁直流无刷电机
无刷直流电机的应用十分普遍,如汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等等。总的来说,无刷直流电机可以分为以下三种主要用途:
1、一连负载应用
主要是需要一定转速可是对转速精度要求不高的领域,好比电扇、抽水机、吹风机等一类的应用,这类应用本钱较低且多为开环控制。
2、可变负载应用
主要是转速需要在某个规模内转变的应用,对电机转速特征和动态响应时间特征有更高的需求。如家用用具中的、甩干机和压缩机就是很好的例子,汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发念头控制等,这类应用的系统成内情对更高些。
3、定位应用
大大都工业控制和自动控制方面的应用属于这个种别,这类应用中往往会完成能量的运送,以是对转速的动态响应和转矩有特别的要求,对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步装备。历程控制、机械控制和运输控制等许多都属于这类应用。
适用性新型无刷电机是与电子手艺、微电子手艺、数字手艺、自控手艺以及质料科学等生长细密联系的。它不但限于交直流领域,还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域。在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的,但性能优良的无刷电机因受到价钱的限制,其应用还不十分普遍。下面划分就主要的新型无刷电机举行探索与研究。
凭证差别的工农业生产机械的要求,电机驱动又分为定速驱动、调速驱动和细密控制驱动三类。
1、 定速驱动
工农业生产中有大宗的生产机械要求一连地以大致稳固的速率单偏向运行,例如风机、泵、压缩机、通俗机床等。对这类机械以往大多接纳三相或单相异步电念头来驱动。异步电念头本钱较低,结构简朴牢靠,维修利便,很适合该类机械的驱动。可是,异步电念头效率、功率因数低、消耗大,而该类电机使用面广量大,故有大宗的电能在使用中被铺张了。其次,工农业中大宗使用的风机、水泵往往亦需要调理其流量,通常是通过调理风门、阀来完成的,这其中又铺张了大宗的电能。70年月起,人们用变频器调理风机、水泵中异步电念头转速来调理它们的流量,取得可观的节能效果,但变频器的本钱又限制了它的使用,并且异步电念头自己的低效率依然保存。
2、 调速驱动
有相当多的事情机械,其运行速率需要恣意设定和调理,但速率控制精度要求并不很是高。这类驱动系统在包装机械、食物机械、印刷机械、物料运送机械、纺织机械和交通车辆中有大宗应用。
交流永磁同步电念头由于其体积小、重量轻、高效节能等一系列优点,越来越引起人们重视,其控制手艺日趋成熟,控制器已产品化。中小功率的异步电念头变频调速正逐步为永磁同步电念头调速系统所取代。电梯驱动就是一个典范的例子。电梯的驱动系统对电机的加速、稳速、制动、定位都有一定的要求。早期人们接纳直流电念头调速系统,其弱点是不言而喻的。70年月变频手艺生长成熟,异步电念头的变频调速驱动迅速取代了电梯行业中的直流调速系统。而这几年电梯行业中最新驱下手艺就是永磁同步电念头调速系统,其体积小、节能、控制性能好、又容易做成低速直接驱动,消除齿轮减速装置;其低噪声、平层精度和恬静性都优于以前的驱动系统,适合在无机房电梯中使用。永磁同步电念头驱动系统很快获得各大电梯公司青睐,与其配套的专用变频器系列产品已有多种牌号上市?梢栽ぜ,在调速驱动的场合,将会是永磁同步电念头的天下。日本富士公司已推出系列的永磁同步电念头产品相配的变频控制器,功率从0.4kW~300kW,体积比同容量异步电念头小1~2个机座号,力能指标显着高于异步电念头,可用于泵、运输机械、搅拌机、卷扬机、升降机、起重机等多种场合。
3、 细密控制驱动
① 高精度的伺服控制系统
伺服电念头在工业自动化领域的运行控制中饰演了十分主要的角色,应用场合的差别对伺服电念头的控制性能要求也不尽相同。现实应用中,伺服电念头有州差别的控制方法,例如转矩控制/电流控制、速率控制、位置控制等。伺服电念头系统也履历了直流伺服系统、交流伺服系统、步进电机驱动系统,直至近年来最为引人注目的永磁电念头交流伺服系统。最近几年入口的种种自动化装备、自动加工装置和机械人等绝大大都都接纳永磁同步电念头的交流伺服系统。
② 信息手艺中的永磁同步电念头
当今信息手艺高度生长,种种盘算机外设和办公自动化装备也随之高度生长,与其配套的要害部件微电机需求量大,精度和性能要求也越来越高。对这类微电机的要求是小型化、薄形化、高速、长寿命、高可靠、低噪声和低振动,精度要求更是特殊高。例如,硬盘驱动器用主轴驱动电机是永磁无刷直流电念头,它以近10000rpm的高速发动盘片旋转,盘片上执行数据读写功效的磁头在离盘片外貌只有0.1~0.3微米处作悬浮运动,其精度要求之高可想而知了。信息手艺中种种装备如打印机、软硬盘驱动器、光盘驱动、传真机、复印机等中所使用的驱动电机绝大大都是永磁无刷直流电念头。受手艺水平限制,这类微电机现在海内还不可自己制造,有部分产品在海内组装。