产业用无刷直流电机论文

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1、产业用无刷直流电机论文摘要:无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55k921文献标识码B1561-0330(2003)06-001无刷直流电动机简介无刷直流电动机的学名叫“无换向器电机”或“无整流子电机”,是一种新型的无级变速电机,它由一台同步电机和一组逆变桥所组成,.freelax负载转矩下起动，可在MN≤M≤Mmax负载下短时运行，可在≤MN下长时运行。美国能源部对各种驱动电机效率的比较，如图3所示图

2、3美国能源部对各种驱动电机效率的比较2-无刷直流电动机的工作原理2.1基本工作原理无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法.freel=KtIav（N·m）(1)电动机两相绕组反电势的差正比于电动机的角速度：ELL=Keω（V）(2)所以电动机绕组中的平均电流为：Iav=（Vm-ELL）/2Ra（A）(3)其中，Vm=δ·VDC是加在电动机线间电压平均值，VDC是直流母线电压，δ是调制波的占空比，Ra为每相绕组电阻。由此可以得到直流电动机的电磁转矩：Tm=δ·（VDC·Kt/2Ra）-Kt·（Keω/2Ra）Kt、

3、Ke是电动机的结构常数，ω为电动机的角速度（rad/s），所以，在一定的ω时，改变占空比δ，就可以线性地改变电动机的电磁转矩，得到与他励直流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性。无刷直流电动机的转速设定，取决于速度指令Vc的高低，如果速度指令最大值为+5V对应的最高转速：Vc（max）ónmax，那么，+5V以下任何电平即对应相当的转速n，这就实现了变速设定。当Vc设定以后，无论是负载变化、电源电压变化，还是环境温度变化，当转速低于指令转速时，反馈电压Vfb变小，调制波的占空比δ就会变大，电枢电流变大，使电动机产生的电磁转矩增大而产生加速度，直到电动机的实际转速与指令转速相等为

4、止；反之，如果电动机实际转速比指令转速高时，δ减小，Tm减小，发生减速度，直至实际转速与指令转速相等为止。可以说，无刷直流电动机在允许的电网波动范围内，在允许的过载能力以下，其稳态转速与指令转速相差在1%左右，并可以实现在调速范围内恒转矩运行。由于无刷直流电动机的励磁来源于永磁体，所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流；由于转子中无交变磁通，其转子上既无铜耗又无铁耗，所以效率比同容量异步电动机高10%左右，一般来说，无刷直流电动机的力能指针（ηcosθ）比同容量三相异步电动机高12%-20%。2.3与异步电动机的比较.由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动

5、的同步电动机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。近30年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，而无刷直流电动机的电流或电枢的端电压，就是直接控制电动机转矩的物理量。过去，由于稀土永磁体价格比较高等因素，限制了稀土永磁无刷直流电动机的应用领域，但是随着技术的不断创新，其价格已迅速下降，例如，我公司推出得BS系列无刷直流电动机的售价已与异步电动机和普通变频器售价之和相差无几

6、。稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。3稀土永磁无刷直流电动机的应用电动机的控制实际上是转矩控制，电动机的体积大小决定于转矩的大小，所以选用电动机时，除了有关安装方式，防护等级以外，莫不以负载转矩—稳态负载转矩TL和扰动转矩ΔTL为中心来考虑电动机的选用。(1)电动机的电磁转矩TM决定了电动机的体积D2LXTM=CMD2L其中CM称作电动机常数，它和电动机绕组绝缘等级、散热条件等密切相关。通常标定的电动机输出功率PN是在额定转速nN下连续输出额定转矩TN乘积关系，如果PN以（和负载转速nL之比，在不计减速机构效率时，两方功率平

7、衡TM·nM=TL·nL，所以i=nM/nL，i=TL/TM，减速机构相当于放大了电动机的转矩，减小了电动机转速。负载转动惯量JL折算到电动机轴上的转动惯量JL’和电动机自身转动的惯量JM之和是：JL’+JM=JL/i2+JM，如果负载质量为m，以V为速度运动，则：1/2mV2=1/2JLω2，JL=mV2/ω2利用JL’=JL/i2,得JL’+JM=JL/i2+JM=J(4)减速比i的选择任何瞬时，以下方程都成立TM=TL+Bω+J·dω/dt其中TM是