直流无刷电机是同步电机的一种.直流有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷-换向器。无刷电机比有刷电机寿命长、起步有劲省电,但是控制器却比有刷控制器成本高。

1.什么叫直流无刷电机

 

直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。 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。早在十九纪诞生电机的时候,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,这种电动机得到了广泛的应用。但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。上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。

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2.直流无刷电机工作原理

 

直流无刷电机要产生额定负载下恒定转矩的性能,则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外,使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子,免维护、坚固、应用广,但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多,提升驱动电机的性能。微处理机速度亦越来越快,可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直角坐标系统中,适当控制交流电机在两轴电流分量,达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。

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3.直流无刷电机的特点

 

1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速

2、具有传统直流电机的优点,同时又取消了碳刷、滑环结构

3、可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载

4、体积小、重量轻、出力大

5、转矩特性优异,中、低速转矩性能好,启动转矩大,启动电流小

6、无级调速,调速范围广,过载能力强

7、软启软停、制动特性好,可省去原有的机械制动或电磁制动装置

8、效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速耗,综合节电率可达20%~60%

9、可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单

10、耐颠簸震动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长

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4.直流无刷电机的应用领域

 

无刷直流电机的应用十分广泛,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:

持续负载应用:主要是需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域,比如风扇、抽水机、吹风机等一类的应用,这类应用成本较低且多为开环控制。

可变负载应用:主要是转速需要在某个范围内变化的应用,对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如家用器具中的、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、发动机控制等,这类应用的系统成本相对更高些。

定位应用:大多数工业控制和自动控制方面的应用属于这个类别,这类应用中往往会完成能量的输送,所以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设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。

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