無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(2)-資料下載頁(yè)
2025-04-29 12:00本頁(yè)面
【正文】 電刷，也稱為電子換向。為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，要求系統(tǒng)向 BDCM輸入三相對(duì)稱方波電流，同時(shí)要求 BDCM的每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為梯形波，因此也稱 BDCM為 方波電動(dòng)機(jī) 。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 46 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) SNn交軸直軸電刷勵(lì)磁線圈電樞線圈圖 6 1 3 無(wú) 刷 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 演 變 示 意 圖abcACBNSV 1dUV 3 V 5V 4V 6 V 2n( a )( b )47 而設(shè)計(jì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的出發(fā)點(diǎn)是直接用永磁體取代電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組，以省去勵(lì)磁線圈、滑環(huán)和電刷， 如圖 614所示。 PMSM的定子與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)基本相同，要求輸入定子的電流仍然是三相正弦的。為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，要求系統(tǒng)向 PMSM輸入三相對(duì)稱正弦電流，同時(shí)要求 PMSM的每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正弦波，因此也稱 PMSM為 正弦波電動(dòng)機(jī) 。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 48 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 圖 6 1 4 永 磁 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 演 變 示 意 圖 （ 轉(zhuǎn) 子 部 分 ）( a )NSNS+( b )nNNSSn49 2. 結(jié)構(gòu)型式 由于氣隙磁密等的波形不同（圖 615），兩者定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)均有所差別。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 的定子通常采用整距集中繞組，轉(zhuǎn)子永磁體則采用表面瓦片式結(jié)構(gòu)，永磁體厚度均勻；而 永磁同步電動(dòng)機(jī) 的定子采用短距分布繞組，轉(zhuǎn)子永磁體主要有兩類：一類是表面永磁體結(jié)構(gòu)，另一類是內(nèi)置永磁體結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)均可確保氣隙磁密的波形接近正弦。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 50 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) δB?0?氣 隙 磁 密0?0?一 相 電 流ai ai0?0?一 相 電 動(dòng) 勢(shì)eeδB051 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 0?0?一 相 電 磁 轉(zhuǎn) 矩1T1T0?0?總 電 磁 轉(zhuǎn) 矩eT圖 6 1 5 無(wú) 刷 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 與 永 磁 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 的 波 形 比 較( a ) 無(wú) 刷 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ( b ) 永 磁 同 步 電 動(dòng) 機(jī)eT( a ) ( b )52 3. 控制方式 當(dāng)由變頻電源供電時(shí)， 永磁同步電動(dòng)機(jī) 可在開環(huán)控制下調(diào)速運(yùn)行，起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子上無(wú)需另裝起動(dòng)繞組。若轉(zhuǎn)軸上裝有位置傳感器，則可構(gòu)成基于位置反饋、閉環(huán)控制的自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)； 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)軸上一般裝有位置傳感器，并做成自控式。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 53 4. 電磁轉(zhuǎn)矩 永磁同步電動(dòng)機(jī) 利用旋轉(zhuǎn)變壓器或旋轉(zhuǎn)編碼器連續(xù)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨時(shí)調(diào)整定子側(cè)逆變器的控制頻率，以確保定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子永磁體磁動(dòng)勢(shì)同步，因此所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩基本上是恒定的；而無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 則僅需檢測(cè)轉(zhuǎn)子的若干位置即可，根據(jù)這些位置便可決定定子側(cè)逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而保證定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在平均意義上與轉(zhuǎn)子永磁體磁動(dòng)勢(shì)同步，因此所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩存在一定的脈動(dòng)。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 54 5. 功率密度 從體積和重量角度看， 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 的功率密度要比永磁同步電動(dòng)機(jī)高，其功率密度一般是 永磁同步電動(dòng)機(jī) 的 ，這主要?dú)w因于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是方波電動(dòng)機(jī)，其磁密有效值與幅值的比值要比永磁同步電動(dòng)機(jī)高，單位峰值電流所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩（或輸出功率）較大。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 55 6. 應(yīng)用場(chǎng)合 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速是通過(guò)調(diào)節(jié)直流端的電壓來(lái)控制的，故控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格較便宜。但是由于換向會(huì)引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能稍差，調(diào)速范圍亦較窄，故多應(yīng)用于對(duì)運(yùn)行性能要求不是很高、體積及重量受限的場(chǎng)合；而 永磁同步電動(dòng)機(jī) 通常采用正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM）的變頻電源供電，相對(duì)來(lái)講其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，價(jià)格較貴。但是它基本上屬于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較高，因此適用于要求高精度控制和寬調(diào)速范圍的場(chǎng)合。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 56 本章小結(jié) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用 電子換向 ， 從根本上克服了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械換向的弊端 ， 它既保持了直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)良的運(yùn)行特性 ， 又具有交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn) ， 是一種高效能的 機(jī)電一體化產(chǎn)品 。 本章主要介紹了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成 、 工作原理和運(yùn)行特性 ， 并對(duì)電樞反應(yīng)及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題等進(jìn)行了探討 。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 57 就電動(dòng)機(jī)本體而言 ， 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一臺(tái)方波型的永磁同步電動(dòng)機(jī) ， 因此其結(jié)構(gòu)及性能與永磁同步電動(dòng)機(jī)有諸多相似之處 。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的定子與普通交流電機(jī)相似 ， 其繞組相數(shù)可以是多相 ， 但以三相較為常見(jiàn) 。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁材料制成的具有一定極數(shù)的永磁體 ， 主要有表面式和內(nèi)嵌式兩種 。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 58 轉(zhuǎn)子永磁體相對(duì)于定子各相繞組的位置 ， 由轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè) ， 利用檢測(cè)信號(hào)控制電子開關(guān)線路 ， 使之按照一定的邏輯程序驅(qū)動(dòng)與定子繞組相連的電力電子開關(guān)器件 ， 從而保證轉(zhuǎn)子永磁體磁動(dòng)勢(shì)隨著定子合成磁動(dòng)勢(shì)同步旋轉(zhuǎn) 。 由于定子合成磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的是一種跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ， 因此相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩必然存在一定的脈動(dòng) 。 事實(shí)上 ， 影響轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的因素是很多的 ， 主要包括電磁因素 、 電流換向 、 齒槽效應(yīng) 、 電樞反應(yīng)以及機(jī)械加工等 。 第六章 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
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