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无刷电机的原理及特性

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无刷电机的原理及特性

Release date:2018-01-22 Author:马达厂家 Click:

一、无刷电机原理



无刷直流电动机采用电子换向装置,代替了传统的机械换向装置(换向器和电刷),不但保留了直流电动机良好的调速与启动特性,而且具有交流电动机结构简单和维修方便等优点,这种电动机性能良好,工作可靠,因此,近年来迅速发展。传统型直流电动机电枢是旋转的,磁极是静止的,但无刷直流电动机于此相反,磁极是旋转的,电枢是静止的,电枢绕组的电流换向可借助位置传感器和电子开关电路来完成。使电机无刷。无刷直流电动机一般由电动机、位置传感器、和电子开关三部分组成。电动机本身由多相(三相、四相、五相不等)电枢绕组定子和一定极对数的永磁体转子组成。AA、BB、CC表示电动机的三相定子绕组,NS是永久磁铁,是电动机的转子,PS是转子位置传感器,它的转子与电动机的转子同轴相连,BG1、BG2、BG3是电子开关线路的功率开关管,三相绕组A、B、C分别于BG1、BG2、BG3相串联后接到电源上。它的动作原理是,由PS发出信号控制BG1、BG2、BG3等开关管的导通与截止,当开关管导通时,相应的定子绕组中,就有电流通过并产生磁场,该磁场与永磁转子磁极相互作用便产生力矩,使电动机转子旋转,由于位置传感器转子与电动机同轴相连,因此它的转子也跟着转动并依次地向BG1、BG2、BG3发出信号,控制其导通与截止,从而电枢绕组中的电流随着转子位置的变化依次序换向,使电枢磁场步进式旋转,电动机的转子就连续不断地旋转下去。



二、无刷电机的特性


目前新型无传感器无刷电机已投入市场,其驱动控制系统有以下优点。

1.省去了电机内部容易损坏的霍尔传感器


目前的电动自行车直流无刷电机内部安装有霍尔位置传感器,用来检测电机的转子位置,控制系统根据传感器提供的转子位置信号来控制电机的运转。霍尔位置传感器不耐高温、怕静电,电机接错线会损坏,霍尔元件安装工艺复杂,霍尔位置传感器损坏后电机就得返修等诸多问题阻碍了无刷电机的发展,而无位置传感器直流无刷电机控制器省去了位置传感器。


2.减少了电机及控制系统的引线数量


由于普通无刷直流电机内部安装有位置传感器,使三相无刷电机的引出线最少也要8根,而无位置传感器只要3根引出线就可以了。


3.大幅度提高电机及控制系统可靠性


由于省去了电机内的转子位置传感器,使电机与控制系统的连接线由至少8根一下子减少到了3根,同时接插件也相应减少,这样就大大提高了电机及控制系统的工作可靠性。又由于没有了电机内部的位置传感器,使电机可工作于高温、潮湿等各种恶劣环境下,扩大了无刷直流电机的应用范围,电机寿命也大大延长。


4.降低电机生产成本,简化生产工艺,缩短电机开发周期


由于省去了电机内部的霍尔位置传感器,有效地降低了电机生产成本,取消掉霍尔位置传感器简化了生产工艺,设计时也不用考虑位置传感器,缩短了电机开发周期,生产效益明显得到提高,电机可以做到真正的免维护。


5.提高了电机的工作效率


这种电机通过电机在转动时电机线圈产生的反电动势来检测转子的位置,因此做到了转子位置的精确检测与控制,消除了位置误差,同时也消除了传感器一致性不好造成的转予位置检测误差,提高了电机的工作效率。


6.提高整车的质量


由于控制器与无刷电机之间只有3根主相线连接,方便了整车的接线,而且避免了因位置传感器接插件氧化后接触不良使无刷控制器损坏的情况发生,整车质量得到大大提高。


综合以上分析,从性能、经济性、维修性等各方面来看,永磁无刷直流电动机特别是无位置传感器的无刷电机,配合智能控制器,是电动自行车电机的发展方向,国内外的相关报导也证明了这点。尽管目前无位置传感器的永磁无刷电机应用在电动自行车上还有些问题需要进一步研究,但随着电机技术的进步、控制技术的发展以及新型多功能元器件的出现,彻底解决现存的问题为期不远。

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