永磁无刷直流电机

永磁直流无刷电机 概述 永磁直流无刷电机是用永磁体建立磁场 用电子换向装置代替换向器 实现直流电能转换为机械旋转的一种直流电机 永磁直流电机的主要特点 没有换向器和电刷组组成的机械接触机构 所以无刷电机没有换向火花 寿命长 运行可靠 转速不受机械换向的限制 可实现每分钟几万到几十万转的超高转速运行 永磁电机没有励磁绕组 节省电机的用铜量 减少电气铜耗 特别是在微型和小容量范围内 电机的重量 体积 效率和成本都得到改善 同时也不需要励磁电源 可以减少电源的耗电量 具有重要的经济价值永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的 因此永磁电机电压调整率差 调速也一般通过改变电枢电压 电流来实现结构简单 体积小 效率高 无刷直流电机的工作原理框图 在无刷直流电机中 借助反映主转子位置的位置传感器的输出信号 通过电子换相电路去驱动与电枢绕组连接的相应的功率开关器件 使电枢绕组依次馈电 从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场 驱动永磁转子旋转 随着转子的转动 位置传感器不断的送出信号 改变电枢绕组的通电状态 使得在某一磁极下导体中的电流方向始终不变 永磁无刷直流电机结构 两相导通星形三相六状态电机工作原理 工作原理 从运行过程看 定子绕组每隔60 电度角换向一次 定子合成磁动势位置就改变一次 每相绕组每次导通120 电度角 且始终保持两相绕组导通 所以此工作方式称为两相导通三相六状态工作方式 几个关于永磁无刷直流电机的平衡方程 通过以上两式可知 转速不变时 转矩平衡方程 M电磁转矩M2输出转矩M0摩擦转矩 转速变化时 转矩平衡方程 J转动部分的转动惯量 转子机械角速度 起动特性 起动电流 电枢电流 公式 In起动电流 A U电源电压 V U功率晶体管饱和管压降 V racp电枢绕组平均电阻 起动电流的值可以为正常工作的电枢电流几倍到十几倍 所以起动电磁转矩很大 电机可以很快起动 并且能带载启动 随着转子的加速 反电动势E增大 电磁转矩降低 加速转矩也减小 最后进入正常的工作状态 空载启动时电枢电流和转速的关系 工作特性 工作特性主要包括 电枢电流和电机效率与输出转矩的关系 电枢电流和输出转矩的关系式 电机效率和输出转矩的关系式 T输出转矩Km转矩系数Iacp平均电枢电流P1输入功率 IacpUP2输出功率 M2n P电机总损耗M2输出转矩 当M2 0时 即没有输出转矩时 电机效率为零 随着输出转矩增加 电机效率也就增加 当电机的可变损耗等于不变损耗时候 电机效率达到最大 随后 效率又开始下降 负载 效率特性曲线 机械特性和调速特性 当不计U变化和电枢反映的影响时 式子等号右边第一项为常数 所以电磁转矩随速度的减小而线性增加 在同一转速下改变电源电压 可以容易的改变输出转矩 或在同一负载下改变转速 所以无刷直流电局调速性能很好 可通过改变电源电压实现平滑调速 由于电机损耗中可变部分及电枢反映的影响 输出转矩会偏离直线 机械特性曲线 常用永磁无刷直流电机有8条引线 如图所示 其中三条为粗黄 粗绿 粗蓝 是绕组引线 其余5条细线是转子位置传感器引线 细红一般为正5伏 细黑是5伏负极兼信号公共端 细黄 细绿 细蓝是3个转子位置信号引线 无刷控制器接直流电源 无刷控制器就是靠它们提供的信号 来改变绕组电流方向的