无刷直流电机构成及工作原理详解

  直流无刷电机(BLDCM)既具有直流电机的控制简单、调速性能好等优点,又具备交流电机运行可靠和维护方便等优点,故其应用范围遍及航空、航天、交通、家电等诸多领域。

 
直流无刷电机的基本构成包括:电机本体、电子换相电路和转子位置传感器三大部分。电机本体主要由定子和转子组成。电子换相电路一般由驱动部分和控制部分组成。转子位置传感是用于检测电机转子相对于定子的位置,并向控制器提供位置信号的一种装置,是无刷直流电动机的关键部件之一。
 
然而,转子位置传感器作为直流无刷电机故障发生概率最高的部件,不仅降低了无刷直流电机的可靠性,增加了电机的成本,还增大了电机的体积。因此,无位置传感器的无刷直流电机及其控制技术成为了近些年研究的热点。虽然无位置传感器直流无刷电机的控制技术已经比较成熟,但其换相过程却不如有位置传感器无刷直流电机的精度高。当直流无刷电机换相不精确时,会造成电机的抖动、电流波动加剧、系统效率降低,严重时会造成电机的失步故障,影响其正常运行。因此,高精度换相控制方法的提出,对于改善无位置传感器无刷直流电机的运行性能具有重要的实际意义。
 
无位置传感器直流无刷电机的换相控制精度,受转子位置检测精度和转子位置补偿精度两方面共同影响。端电压法是最成熟也是最常用的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法。其中对电机三相电压过零点的检测,直接决定了电机转子位置的准确判断,进而决定能否对电机进行精确换相控制。
 
直流无刷电机主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器(可有可无)组成。可见,它和直流电机有着很多共同点,定子和转子的结构差不多(原来的定子变为转子,转子变为定子),绕组的连线也基本相同。但是,结构上它们有一个明显的区别:无刷直流电机没有直流电机中的换向器和电刷,取而代之的是位置传感器。这样,电机结构就相对简单,降低了电机的制造和维护成本,但无刷直流电机不能自动换向(相),牺牲的代价是电机控制器成本的提高(如同样是三相直流电机,有刷直流电机的驱动桥需要 4 只功率管,而无刷直流电机的驱动桥则需要 6 只功率管)。
 直流无刷电机有以下的特点
 
直流无刷电机的外特性好,能够在低速下输出大转矩,使得它可以提供大的起动转矩;
 
直流无刷电机的速度范围宽,任何速度下都可以全功率运行;
 
直流无刷电机的效率高、过载能力强,使得它在拖动系统中有出色的表现;
 
直流无刷电机的再生制动效果好,由于它的转子是永磁材料,制动时电机可以进入发电机状态;
 
直流无刷电机的体积小,功率密度高;
 
直流无刷电机无机械换向器,采用全封闭式结构,可以防止尘土进入电机内部,可靠性高;
 
直流无刷电机比异步电机的驱动控制简单。


发布时间: 2019-05-15 11:10:34 <<返回列表