《新能源汽车电机及传动系统拆装与检测》课件-资讯四 无刷直流电机的特点及应用

无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。早在19世纪电机诞生时，出现的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电机，这种电机得到了广泛的应用。但是，异步电机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。20世纪中叶诞生了晶体管，采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的无刷直流电机就应运而生。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。资讯四无刷直流电机的特点及应用021.无刷直流电机的特点012）无刷直流电机的缺点无刷直流电机的控制系统比较复杂，励磁不能控制，机械特性较硬；如果逆变器输出波形不理想，就会出现较大的转矩脉动，影响电机的低速性能，电流损耗大，噪声较大；永磁体材料在受到高温时会发生退磁现象；由于永磁体的作用，转子在高速旋转时电机会产生与转速成正比的反电动势，并通过逆变器反接二极管施加在高压母线上，此种方式存在一定的安全隐患。1）无刷直流电机的优点无刷直流电机转子采用永磁体，不需要励磁。优点为功率因数高，功率密度大，效率高，低速转矩大，在低速时可以达到理论转矩输出，起动转矩可以达到额定转矩的两倍；高速性能良好，转速不受电压与负载变化的影响，转速范围可以由每分钟几十转到10万转，转速控制精度高；无换向器和电刷，结构简单牢固，尺寸和质量小，基本免维护。资讯四无刷直流电机的特点及应用2.无刷直流电机的运行特性无刷直流电机的运行可分为四种状态：正转电动、反转电动、正转制动和反转制动。逆变器功率器件的六种导通组合状态产生六个定子磁势，每两个相差60°，定子磁势向量图如图7-20所示。图7-20定子磁势向量图当电机正转（顺时针方向）电动时，以产生最大的正向平均电磁转矩为原则，定子电枢合成磁势Fa应顺时针超前转子Fj60°～120°，即当Fj处于区间4时，定子电枢合成磁势应为Fa4，导通VT3和VT4；当Fj处于区间5时，定子电枢合成磁势应为Fa5，导通VT4和VT5，具体对应关系见表7-2和表7-3所示。资讯四无刷直流电机的特点及应用资讯四无刷直流电机的特点及应用当电机正转制动时，则以产生最大的负向平均电磁转矩为原则，定子电枢合成磁势Fa应顺时针滞后转子Fj60°～120°，当Fj处于区间2时，定子电枢合成磁势应为Fa5，导通VT4和VT5；当Fj处于区间3时，定子电枢合成磁势应为Fa6，导通VT5和VT6，具体对应关系见表7-2和表7-3。表7-2四象限运行Fa与Fj的对应关系表7-3定子电枢合成磁势与功率器件导通的对应关系同理，当电机反转电动时，定子电枢合成磁势Fa逆时针超前转子Fj60°～120°；当电机反转制动时，定子电枢合成磁势Fa逆时针滞后转子Fj60°～120°。无刷直流电机的机械特性较硬，具有和普通直流电机同样的控制性能，可以通过调节供电电压实现无级调速，调节电枢电流达到控制转矩的目的。资讯四无刷直流电机的特点及应用3.无刷直流电机的应用无刷直流电机是一种新型电机，与传统的直流电机相比具有优越的性能，在许多领域得到了广泛应用。资讯四无刷直流电机的特点及应用资讯四无刷直流电机的特点及应用1）在精密电子设备和器械中的应用用来存放各种信息数据的计算机外存设备，其各种存储器的主轴电机均采用高档精密无刷直流电机，特别是用于硬盘驱动器的主轴电机，能悬浮于盘片上下两侧以高速驱动磁盘稳定旋转，如图7-21所示。这对无刷直流电机零部件和装配精度提出了很高的要求。无刷直流电机还广泛应用于医疗器械、激光打印机、复印机、卫星太阳能帆板驱动、医疗监控设备等领域。图7-21硬盘驱动器资讯四无刷直流电机的特点及应用2）在家用电器中的应用近年来的变频式空调机中使用了多台无级调速无刷直流电机，如图7-22所示。无论是压缩机拖动还是在风机、加湿机中，都逐步采用无刷直流电机拖动方式，既提高机械可靠性，又降低成本。此外，在热水器、吸尘器、洗衣机、电风扇中使用无刷直流电机可实现多功能自动操作，提高家电产品的自动化程度和效率。图7-22变频式空调机资讯四无刷直流电机的特点及应用3）在工业系统中的应用许多工业系统往往需要能精确定位又快速动作的执行机构，在这些系统中采用无刷直流电机的伺服控制，不仅提高了生产效率，而且大大改善了产品质量。例如，在毛巾印花机（见图7-23）中，采用两套带光学编码器的无刷直流电机伺服控制系统，使定位准确，印花清晰，生产效率大大提高。无刷直流电机还广泛应用于其他工业领域，