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    無刷電機的原理及特性

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    無刷電機的原理及特性

    發布日期:2018-01-22 作者:馬達廠家 點擊:

    一、無刷電機原理



    無刷直流電動機采用電子換向裝置,代替了傳統的機械換向裝置(換向器和電刷),不但保留了直流電動機良好的調速與啟動特性,而且具有交流電動機結構簡單和維修方便等優點,這種電動機性能良好,工作可靠,因此,近年來迅速發展。傳統型直流電動機電樞是旋轉的,磁極是靜止的,但無刷直流電動機于此相反,磁極是旋轉的,電樞是靜止的,電樞繞組的電流換向可借助位置傳感器和電子開關電路來完成。使電機無刷。無刷直流電動機一般由電動機、位置傳感器、和電子開關三部分組成。電動機本身由多相(三相、四相、五相不等)電樞繞組定子和一定極對數的永磁體轉子組成。AA、BB、CC表示電動機的三相定子繞組,NS是永久磁鐵,是電動機的轉子,PS是轉子位置傳感器,它的轉子與電動機的轉子同軸相連,BG1、BG2、BG3是電子開關線路的功率開關管,三相繞組A、B、C分別于BG1、BG2、BG3相串聯后接到電源上。它的動作原理是,由PS發出信號控制BG1、BG2、BG3等開關管的導通與截止,當開關管導通時,相應的定子繞組中,就有電流通過并產生磁場,該磁場與永磁轉子磁極相互作用便產生力矩,使電動機轉子旋轉,由于位置傳感器轉子與電動機同軸相連,因此它的轉子也跟著轉動并依次地向BG1、BG2、BG3發出信號,控制其導通與截止,從而電樞繞組中的電流隨著轉子位置的變化依次序換向,使電樞磁場步進式旋轉,電動機的轉子就連續不斷地旋轉下去。



    二、無刷電機的特性


    目前新型無傳感器無刷電機已投入市場,其驅動控制系統有以下優點。

    1.省去了電機內部容易損壞的霍爾傳感器


    目前的電動自行車直流無刷電機內部安裝有霍爾位置傳感器,用來檢測電機的轉子位置,控制系統根據傳感器提供的轉子位置信號來控制電機的運轉?;魻栁恢脗鞲衅鞑荒透邷?、怕靜電,電機接錯線會損壞,霍爾元件安裝工藝復雜,霍爾位置傳感器損壞后電機就得返修等諸多問題阻礙了無刷電機的發展,而無位置傳感器直流無刷電機控制器省去了位置傳感器。


    2.減少了電機及控制系統的引線數量


    由于普通無刷直流電機內部安裝有位置傳感器,使三相無刷電機的引出線Z少也要8根,而無位置傳感器只要3根引出線就可以了。


    3.大幅度提高電機及控制系統可靠性


    由于省去了電機內的轉子位置傳感器,使電機與控制系統的連接線由至少8根一下子減少到了3根,同時接插件也相應減少,這樣就大大提高了電機及控制系統的工作可靠性。又由于沒有了電機內部的位置傳感器,使電機可工作于高溫、潮濕等各種惡劣環境下,擴大了無刷直流電機的應用范圍,電機壽命也大大延長。


    4.降低電機生產成本,簡化生產工藝,縮短電機開發周期


    由于省去了電機內部的霍爾位置傳感器,有效地降低了電機生產成本,取消掉霍爾位置傳感器簡化了生產工藝,設計時也不用考慮位置傳感器,縮短了電機開發周期,生產效益明顯得到提高,電機可以做到真正的免維護。


    5.提高了電機的工作效率


    這種電機通過電機在轉動時電機線圈產生的反電動勢來檢測轉子的位置,因此做到了轉子位置的精確檢測與控制,消除了位置誤差,同時也消除了傳感器一致性不好造成的轉予位置檢測誤差,提高了電機的工作效率。


    6.提高整車的質量


    由于控制器與無刷電機之間只有3根主相線連接,方便了整車的接線,而且避免了因位置傳感器接插件氧化后接觸不良使無刷控制器損壞的情況發生,整車質量得到大大提高。


    綜合以上分析,從性能、經濟性、維修性等各方面來看,永磁無刷直流電動機特別是無位置傳感器的無刷電機,配合智能控制器,是電動自行車電機的發展方向,國內外的相關報導也證明了這點。盡管目前無位置傳感器的永磁無刷電機應用在電動自行車上還有些問題需要進一步研究,但隨著電機技術的進步、控制技術的發展以及新型多功能元器件的出現,徹底解決現存的問題為期不遠。

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