永磁无刷直流电动机(永磁无刷直流电动机转速控

鑫锐电气 2022-12-26 17:25 编辑:admin 87阅读

1. 永磁无刷直流电动机转速控制系统的优化设计电子书

无刷直流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。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。 中小容量的无刷直流电动机的永磁体,现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。

电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;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,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。

近三十年来针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。

无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.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,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kW,可设计到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。

无刷电机在我国的发展时间较短,便随着技术的日益成熟与完善得到了迅猛发展。已在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用,并在深圳、长沙、上海等地形成初具规模产业链。如深圳伟业电机\长沙科达等一批专业厂商,在技术上不断推进行业发展。

无刷电机背景资料

近几年来,无刷电机成为在模型领域里快速发展的一种动力。由于产量和价格的原因,过去几年无刷电机多使用在中高档航空模型中,现在由于机械加工技术的快速发展,无刷电机的生产成本下降许多,目前它正进入模型领域的各个层面,从电动遥控车到电动遥控船再到电动模型飞机,无处不在。

对无刷电机存在的误区

很多人都见过模型用的无刷电机,他们使用的都是电池供电,所以很多人在知识上一直有这么个误区,以为无刷电机是直流电机,其实不然,无刷电机属于交流电机,是三相交流永磁电机的一种,输入模型无刷电机3根导线的电流是交流电,只不过这种交流电不是50HZ的市电正弦波,而是从无刷电机控制器(俗称无刷电调)调制出来的三相交变矩形波,频率比50HZ高很多,且随电机转速变化而变化。

无刷电机结构解析

结构上,无刷电机和有刷电机有相似之处,也有转子和定子,只不过和有刷电机的结构相反;有刷电机的转是线圈绕组,和动力输出轴相连,定子是永磁磁钢;无刷电机的转子是永磁磁钢,连同外壳一起和输出轴相连,定子是绕组线圈,去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷,故称之为无刷电机(Brushless motor),那现在就有问题了,没有了电磁场的变换,如何让无刷电机转动呢?

无刷电机简明运行原理

简单而言,依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形,在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心全转的磁场,这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动,电机就转起来了,电机的性能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压大小等因素有关,更与无刷电机的控制性能有很大关系,因为输入的是直流电,电流需要电子调速器将其变成3相交流电,还需要从遥控器接收机那里接收控制信号,控制电机的转速,以满足模型使用需要。 总的来说,无刷电机的结构是比较简单的,真正决定其使用性能的还是无刷电子调速器,好的电子调速器需要有单片机控制程序设计、电路设计、复杂加工工艺等过程的总体控制,所以价格要比有刷电机高出很多。

模型无刷与有刷电机性能比较

有刷电机的缺点 模友们可能觉得奇怪,怎么一上来就挑有刷的毛病;呵呵,我把下面的缺点说出来,大家就知道有刷电机的毛病不小了。

1、摩擦大,损耗大

老模友们在以前玩有刷电机的时候都碰到这个问题,那就是使用电机一段时间以后,需要打开电机来清理电机的碳刷,费时费力,维护强度不亚于来一次家庭大扫除。

2、发热大,寿命短

由于有刷电机的结构原因,电刷和换向器的接触电阻很大,造成电机整体电阻较大,容易发热,而永磁体是热敏元件,如果温度太高的话,磁钢是会退磁的,使电机性能下降,影响有刷电机的寿命。

3、效率低,输出功率小

上面说到的有刷电机发热问题,很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了,所以电能有很大程度转化为了热能,所以有刷电机的输出功率不大,效率也不高。

无刷电机的优点

1、无电刷、低干扰

无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

2、噪音低,运转顺畅

无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

3、寿命长,低维护成本

少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。 上下一比较,就知道无刷电机相对于有刷电机的优势在哪里了,但是万事都不是绝对的,有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的,不过就无刷电机的使用方便性来看,随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争,无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段重,这也极大促进了模型运动的发展。

模型无刷电机的参数指标,除了外形尺寸(外径、长度、轴径等)、重量、电压范围、空载电流、最大电流等参数外,还少不了一个重要指标--KV值,这个数值是无刷电机独有的一个性能参数,是判断无刷电机性能特点的一个重要数据。

2. 永磁无刷直流电机技术 第二版PDF

基本参数有:额定电压,额定功率,额定力矩,负载电流,负载转速,空载电流,空载转速,额定负载下最大工作点效率及功率,阻尼系数,粘性阻尼系数,功率因数,反电动势系数,结构参数还有包括,定子槽数,矽钢片厚度,绕线方式等等。永磁无刷电动机可以看做是一台用电子还相装置取代机械换相的直流电动机,永磁永磁直流无刷电动机结构直流无刷电动机主要由永磁电动机本体、转子位置传感器和电子换向电路组成。无论是结构或控制方式,永磁直流无刷电动机与传统的直流电动机都有很多相似之处:用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极;用具有多相绕组的定子取代电枢;用由固态逆变器和轴位置检测器组成的电子换向器取代机械换向器和电刷。

3. 永磁直流电机实用设计及应用技术

  直流电动机的调速有两种方法:

1)通过改变电枢电压,磁场不变,转速和电枢电压成正比。

2)通过改变磁场强度,电枢电压不变,转速和磁场强度成反比。  你这个电机是永磁直流电动机,磁场是固定的,只能通过改变电枢电压来改变转速。  电动自行车的电机虽然也是直流电动机,但它的构造比较复杂,要用到霍尔元件等电子器件,调速方式和上面所述也不一样,简单的几句话说不清楚。

4. 永磁无刷直流电机设计实例

永磁无刷直流电机的优势

1.变频变压特性:通过变频变压,电机具有高效率和低功耗的特点,相比传统的交流或直流电机节能50%以上,可以通过功率检测仪器做对比;

2.永不烧机:电机无电刷不会磨损,软起动软停止,启动电流小等优点,电机甚至可以空转或者在轴承卡死情况下,电机也不会烧机,相比普通电机寿命更长;

3.宽电压适应:110v—260v电压任意切换,不影响电机正常工作,可以通过变压器测试;

4.防爆型:温升低,不产生电火花现象,可以做到全密封效果;

5.噪音低:电机耐颠簸震动,运转平滑,噪音低,震动小,可以通过分贝测试仪对比普通电机噪音,一般为普通电机噪音的70%以下;

6.相比传统电机,永磁无刷直流电机的体积更小,重量更轻,扭矩却更大。

5. 无刷直流电动机调速系统设计

1、内部电位器调速

内部电位器调速就是无刷驱动器本身自带的0-5V的电压调节器,可以控制电压来调节转速。

2、外部电位器调速

外部电位器调速跟内部电位器调速一样,只不过是外接一个0-5V的电压调节器,一样是控制电压来调节转速,这个根据客户的需求来定。

3、占空比(PWM)调节转速

无刷电机的PWM控速原理与交流电机调速原理不同,它不是通过调频方式去调节电机的转速,而是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式,并与电路中一些相应的储能元件配合,更改了输送到电枢电压的幅值,从而达到更改无刷电机转速的目的。它的调制方式是调幅。PWM操控有两种方式:

(1)采用PWM信号,操控三极管的导通时间,导通的时间越长,那么做功的时间越长,马达的转速就越高。

(2)采用PWM操控信号操控三极管导通时间,更改操控电压高低来实现。

6. 永磁无刷直流电机技术pdf

实际上,交流换向无刷电动机比无刷直流电动机复杂得多,在实际命名中,实际上存在一些差异,无刷直流电动机始终使用原始名称,交流换向无刷电动机称为永磁同步电动机。

如果换相器集成在电动机内部,则如果输入为直流,则仍可以称为直流电动机,但是大功率换相器通常在电动机外部,因此通过电动机提供的功率经过换相器实际上是交流电,无刷直流电动机在结构上与永磁同步交流电动机比较相似,区别在于无刷直流电动机的输入为方波,而永磁同步电动机的输入为正弦波。

7. 永磁直流伺服电机调速系统的设计

不用改,直接用就行。永磁和普通直流电机的区别主要是永磁直流电机电枢回路是永磁体,不需要激磁。普通直流电机需要激磁。

8. 直流无刷电机设计手册 pdf

到目前为止,直流无刷电机最大功率可以做到3千瓦的,常规规格是10千瓦-2千瓦, 大功率无刷电机3KW需要用户提前下单定制。

3千瓦。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。无刷电机最大功率最大可以做到3千瓦。

9. 永磁直流无刷电机实用设计及应用技术

主要有以下几点:

1、无刷直流电动机采用方波电流供电,可以提供更热闹过高的转矩/体积比,相同条件下输出转矩大15%2、在电动机中产生梯形波的磁场分布和梯形波的感应电动势要比正弦波的磁场分布和正弦变化的电动势简单,因此无刷直流电动机结构简单,制造成本低3、对于永磁同步电动机,由于定子电流是转子位置的正弦函数,系统需要高分辨率的位置传感器,结构复杂,价格昂贵。

4、产生方波电压和电流的变频器比产生正弦电压和电流的变频器简单,控制也简单的多,因此无刷直流电动机控制简单、控制器成本低。