无刷直流电机教程.ppt

无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性，同时驱动器也是频率变化的装置，所以又名直流变频，无刷直流电机的运转效率，低速转矩，转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好，由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。多年来业界对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速﹑小体积﹑高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。可以解决产业界节点与高性能驱动的需求。 特性 直流无刷电机 有刷直流电机 换向器 给予霍尔传感器的电子换向 有刷机械换向器 寿命 较长 较短 扭矩、转速比 额定负载下可在所有转速下正常工作 高转速时电刷将影响其有效输出转矩 效率 高效率 适中 输出功率、外形尺寸比 高，好的温度特性由于其线圈是在定子上，所以有很好的散热特性 中等或低，由于电枢产生的热量在电机气隙里散热不良，导致其功率下降 转动惯量 低，由于转子上的永磁体时期有良好的动态特性 高，高的转动惯量使其动态性能降低 转速 高，不受电刷等机械特性的限制 低，受电刷等机械特性的限制 电磁噪声 低 高 成本 高，主要是因为其转子内嵌永磁体 低 控制器成本 复杂且较贵 简单且便宜 Thank you！ 无刷直流电机 简介： 无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。早在上世纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机。但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷。 本世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。 直流无刷电机的结构 下图为直流无刷电机的外部形状 前言： 传感器的无刷直流电机与无传感器的无刷直流电机的基本工作原理是一致的，主要差别是有传感器的无刷直流电机是利用如霍尔元件位置传感器来检测转子位置信号。而无位置传感器的无刷直流电机取消了作为位置传感器的霍尔元件，利用一些控制算法来计算出转子位置信号。 注： 霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。一般用于电机中测定转子转速,如录象机的磁鼓,电脑中的散热风扇等;是一种基于霍尔效应的磁传感器。 所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。 无刷直流电机的基本组成 无刷直流电机主要由电机本体，位置传感器和电子换向线路组成。电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他起动装置。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等相)。转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2，4，……)组成。 无刷直流电机的工作原理 在无刷直流电动机集中，电枢绕组被设置在定子上，永磁体磁极被设置在转子上。定子各相电枢绕组相对转子永磁体磁场的位置，由转子位置传感器通过电子方式或电磁方式所感知；并利用其输出信号，通过电子转换电路，按照一定的逻辑程序去驱动与电枢绕组相连接的相应的功率开关晶体管，把电流开关换向到相应的电枢绕组。 随着转子的转动，转子位置传感器不断地发送出信号，致使电枢绕组不断地依次通电，不断地改变通电状态，从而使得在某一磁极下的线圈导体中流过的电流方向始终不变，这就是无刷直流永磁电机的无接触式电子换向过程的实质。 我们可以设想： 在有刷直流电机中，如果把原先处于电动机内部的旋转电枢翻出来变成定子，把所有被连接在机械换向器上面的电枢绕组的引线头抽出来，并且给每一个引线头提供一个功率晶体管开关；而把原先处于外部的静止永磁体移入电动机的内腔变为转子，即可实现有刷与无刷直流电机的转换，但这样必须包含大量的功率晶体管开关元件和与之相适应的转子位置传感器，这种方法很难实现。因此，定子电枢采用一般交流电动机中的三项绕组，借助转子位置传感器检测出转子永磁体磁场与定子电枢绕组三项轴线之间的相对空间位置，通过逻辑信号处理和控制，来实现定子电枢三相绕组的电子换向。 电枢绕组的连接方式 一、星形连接绕组 星形连接绕组是把所有相绕组线圈的首段或尾端连接在一起；与之相配的电子换向（相）电路可以是桥式线路，也可以是非桥式电路。图（a）（b）为星形绕组与桥式线路组合，图（c）（d）为星形绕组与非桥式线路的组合 封闭式连接绕组 特殊连接的绕组 电子换向（相） 换向（相）又可以称为“换流”。在无刷直流永磁电机中，来自转子位置传感器的信号，经处理后按一定的逻辑程序，