无刷直流电机是什么?它有什么特点?
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一、无刷直流电机
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。 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。早在十九纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机得到了广泛的应用。但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。上世纪中叶诞生了晶体管,因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。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。
电源部可以直接以直流电输入(一般为24v)或以交流电输入(110v/220 v),如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(q1~q6)分为上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供pwm(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor),做为速度之闭回路控制,同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。
二、无刷直流电动机的特点
1.高效率
由于无刷电机的换向是由微处理器控制,而不是机械刷子,因此摩擦损失和电能转化成热能的机械损失都减小了很多,使得无刷电机的效率得到了大幅提升。
2.低噪音
相比于有刷电机,无刷电机的噪音产生很少,主要原因是无刷电机的转子不需要与机械刷子接触,从而减少了机械摩擦和振动,使得运转时的噪音大大降低。
3.寿命长
无刷电机的维护周期相对于有刷电机来说更长,因为无刷电机没有刷子这个易损件,维护成本更低。同时,无刷电机的电子换向技术,使得电机的转子与磁极之间的空气隙减小,提高了运行的稳定性和寿命。
4.高精度
无刷电机具有更高的驱动精度,这是由于其电子方案的高精度,在小速度控制和转矩控制方面具有更高的稳定性。因此,在很多需要高精度的场合(例如机器人、医疗设备、高精度测量仪器)中,无刷电机的应用越来越广泛。
三、无刷操作的优点
传统电机的电刷向转子绕组传输功率,当通电时,转入固定磁场。静止的刷子与旋转转子上的旋转金厘触点之间的摩察会号致磨损。另外,由于电刷与金属接触不良和电列放电,可能会损失电力。
由于BLDC电机无需使用电剧,而是使用“电子换向器”通过消除这种磨损和功率损耗,电机的可靠性和效率得到了提高。此外,无剧直流电机与有刷直流电机和感应电机相比具有更多的优点,包括更好的速度与扭短特性:更快的动态响应:无声操作,和更高的速度范围。
此外,相对于电机尺寸而言,所提供的扭矩比率更高,使其成为潜如洗衣机和电动汽车等应用的理想选择,因为这些应用票要高功率,但紧凑和轻便是关键因素。(但是,应该注意的是,电刷式直流电机确实具有较高的启动转矩。)
由于定子和转子产生的磁场以相同的频率旋转,所以BLDC电机被称为“同步“类型,这种安排的一个好处是BLDC电机不会遇到感应电机典型的“滑动”现象。
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