直流無刷電機原理及應(yīng)用
一、直流無刷電機
直流電機在額定負載下會產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)矩性能，由于電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場之間恒維持90度，這樣就必須通過碳刷及整流子，在電機運轉(zhuǎn)的過程中太容易引發(fā)電火花對組件造成破壞。交流電機由于沒有碳刷和整流子，所以不需要相對應(yīng)的維護，但是性能要比直流電機的性能控制效果更加復(fù)雜。半導(dǎo)體的切換頻率更加快速，所以能夠?qū)τ隍?qū)動電機的性能有明顯提升，微處理機速度也越來越快，保證了交流電機控制，實現(xiàn)兩周直角坐標(biāo)系統(tǒng)中適當(dāng)?shù)目刂疲硗庥捎诤芏嗟奈⑻幚頇C能夠?qū)刂齐姍C具有必需的功能，所以體積越來越小。位置傳感器在直流無刷電動機中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，即將轉(zhuǎn)子磁鋼磁極的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后去控制定子繞組換相。位置傳感器種類較多，且各具特點。在直流無刷電動機中常見的位置傳感器有以下幾種：電磁式位置傳感器、光電式位置傳感器、磁敏式位置接近傳感器。
電磁式位置傳感器在直流無刷電動機中，用得較多的是開口變壓器。用于三相直流無刷電動機的開口變壓器由定子和跟蹤轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子一般有六個極，它們之間的間隔分別為60度，其中三個極上繞一次繞組，并相互串聯(lián)后通以高頻電源，另外三個極分別繞上二次繞組WA、WB、WC。它們之間分別相隔120度。跟蹤轉(zhuǎn)子是一個用非導(dǎo)磁材料做成的圓柱體，并在它上面鑲一塊120度的扇形導(dǎo)磁材料。在安裝時將它與電動機轉(zhuǎn)軸相聯(lián)，其位置對應(yīng)于某一磁極。一次繞組所產(chǎn)生的高頻磁通通過跟蹤轉(zhuǎn)子上的到此材料耦合到二次繞組上，故在二次繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而另外兩相二次繞組由于無耦合回路同一次繞組相聯(lián)，其感應(yīng)電壓基本為零。隨著電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，扇形片也跟著旋轉(zhuǎn)，使之離開當(dāng)前耦合一次繞組而向下一個一次繞組靠近。就這樣，隨著電動機轉(zhuǎn)子運動，在開口變壓器二次繞組上分別感應(yīng)出電壓。扇形導(dǎo)磁片的角度一般略大于120度電角度，常采用130度電角度左右。在三相全控電路中，為了換相譯碼器的需要，扇形導(dǎo)磁片的角度為180度電角度。同時，扇形導(dǎo)磁片的個數(shù)應(yīng)同直流無刷電動機的極對數(shù)相等。
二、直流無刷電機的分類
一般來說直流電動機，具有相同的工作原理和應(yīng)用特征，但事情本身的構(gòu)成卻存在較大差距，除了電機之外，還會增加換向電路，電機自身的幻象電路進行緊密結(jié)合，能夠保證許多的小功率電機，本身與換向電路組成一個整體，所以這樣一來保證了直流無刷電機與直流電動機的外觀完全一致，直流無刷電動機由機電能量和機電，電樞，永勵磁兩部分構(gòu)成，還包括了傳感器，通過電機本身的直流無刷特典，能夠有效的強化直流電動機的性能指標(biāo)、震動運轉(zhuǎn)、和使用壽命，同時能夠降低制造費用以及生產(chǎn)成本，對于永磁磁場來說，利用直流無刷電機可以進行更加靈活的設(shè)計，這樣能夠有效滿足市場需求。另一方面，還可以節(jié)省材料，制造更加的簡便，永磁磁場的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展具有非常密切的相關(guān)性，通過永磁材料的不斷創(chuàng)新，能夠保證直流無刷電機實現(xiàn)更新?lián)Q代，不僅效率更高，而且體積更小，還還能夠具有良好的節(jié)能效果。
三、直流無刷電機的應(yīng)用
同時利用位置信號，保證電子換向的效果，在早期機電位置傳感器獲取電視信號已經(jīng)逐步被電子位置傳感器或其它的方式所取代，最常用的方法就是電樞繞組，為了保證電機轉(zhuǎn)速的有效性，獲得位置信號的先進方法。最簡單的速度傳感器裝置，就是測評是測速發(fā)信息與電子線路相結(jié)合。從目前來看直流無刷電機換向電路通過驅(qū)動和控制兩部分構(gòu)成，尤其是對于小功率電路來說，能夠?qū)烧哌M行集成，形成專用的集成電路。由于功率較大的電機可以將驅(qū)動電路和控制電路各自設(shè)計，保證驅(qū)動電路的輸出功率與驅(qū)動電機的電樞繞組，受到統(tǒng)一的控制。驅(qū)動電路，通過線性放大狀態(tài)。形成脈寬調(diào)制的開關(guān)，進一步完成晶體管分立，電路轉(zhuǎn)成模塊化集成電路，利用模塊化集成電路的功率，保證了霜結(jié)冰體育館的效能，監(jiān)管隔離柵場效應(yīng)雙極晶體管的價格非常昂貴，但是還具有較高的性價比，因為隔離柵場效應(yīng)雙極晶體管的安全性和可靠性更勝一籌。控制電路可以利用控制電機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向進行保護。而且可以及時地將這些信號轉(zhuǎn)成模擬信號，更加方便電路的控制。從現(xiàn)階段來看。電機的參數(shù)，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字集成電路的過程中，對于控制場合的要求并不高，而專用集成電路轉(zhuǎn)成的控制電路具有更加簡單的性能特點。由于目前的。數(shù)字信號處理器所組成的控制電路適應(yīng)未來的發(fā)展方向，所以在針對數(shù)字信號處理器，交流同步伺服電動機具有重要的應(yīng)用。從目前來看，無刷直流電機的應(yīng)用范圍非常廣，例如汽車工具工業(yè)控制，自動化以及航天航空等領(lǐng)域都能夠見到無刷直流電機的身影。具體來說，無刷直流電機能夠，用于以上三種方面，首先，對于風(fēng)扇抽水機吹風(fēng)機等產(chǎn)品，由于他們對轉(zhuǎn)速的精度要求不高，但是對于轉(zhuǎn)速的要求相對較高，所以可以通過，無刷直流電機進行應(yīng)用，不僅能夠控制成本，而且還能夠保證轉(zhuǎn)速效果，此外，例如甩干機和壓縮機，可以通過在某一個范圍內(nèi)的變化，對于電機的要求性能和動態(tài)響應(yīng)性能要求更高。
