无刷直流电机原理(个人整理版)ppt课件.ppt

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1、无刷直流电机2016.08.141.无刷直流电机的特点应用2.无刷直流电机的结构组成3.无刷直流电机的工作原理4.无刷直流电机的控制系统5.无刷直流电机的控制方法6.无刷直流电机的典型参数目录无刷直流电机的特点应用11.1直流电机直流电机的优点：线性机械特性、调速范围宽控制电路简单、启动转矩大直流电机的缺点：结构中带有电刷和换向器，影响了调速的精度直流无刷电动机的产生：用电子换向装置代替机械换向装置，同时保留了直流电机和交流电机的优点1.特点应用换向（相）又可以称为“换流”。在无刷直流永磁电机中，来自转子位置传感器的信号，经处

2、理后按一定的逻辑程序，驱使某些与电枢绕组相连接的功率开关晶体管在某一瞬间导通或截止，迫使某些原来没有电流的电枢绕组内开始流通电流，某些原来有电流的电枢绕组内开始关断电流或改变电流的流通方向，从而迫使定子磁状态产生变化。我们把这种利用电子电路来实现电枢绕组内电流变化的物理过程称为电子换向（相）或“换流”。每“换流”一次，定子磁状态就改变一次，连续不断地“换流”，就会在工作气息内产生一个跳跃式的旋转磁场。1.2电子换向（相）1.特点应用特性无刷直流电机有刷直流电机换向器基于霍尔传感器的电子换向有刷机械换向器寿命较长较短扭矩、转速比额定负

3、载下可在所有转速下正常工作高转速时电刷将影响其有效输出转矩效率高效率适中输出功率、外形尺寸比高，好的温度特性由于其线圈是在定子上，所以有很好的散热特性中等或低，由于电枢产生的热量在电机气隙里散热不良，导致其功率下降转动惯量低，由于转子上是永磁体，有良好的动态特性高，高的转动惯量使其动态性能降低转速高，不受电刷等机械特性的限制低，受电刷等机械特性的限制电磁噪声低高成本高，主要是因为其转子内嵌永磁体低控制器成本复杂且较贵简单且便宜1.3无刷直流电机与有刷直流电机比较1.特点应用无刷直流电机的结构构成2外转子式内转子式根据电机结构确定电机

4、名称：m相2p极Z绕组2.1无刷直流电机的结构组成2.结构构成根据转子中需要的磁场密度选择制造转子的合适磁性材料。传统使用铁氧体来制造永磁体。铁氧体比较便宜，但缺点是给定体积的磁通密度低。相比之下，合金材料单位体积的磁场密度高，生成相同转矩所需的体积小。随着技术的进步，稀土合金磁体正越来越受欢迎。稀土合金磁体有金属铷（Nd）、钐钴（SmCo）以及汝铁硼铁氧体合金（NdFeB）等。表面贴装式表面嵌块式插入式2.2转子的基本结构2.结构构成磁能积（kJ/m3）天然磁铁矿石碳钢、钨钢钴钢铝镍钴铁氧体钐钴1:5钐钴2:17钕铁硼2.77.2

5、8540199258431稀土永磁电机的特点结构简单、灵活，运行可靠体积小、重量轻，功率密度高损耗小、效率高，节能显著2.结构构成2.2.1稀土永磁材料无刷直流电机的定子绕组连接主要有：（1）星形联结三相半桥式；（2）星形联结三相全桥式；（3）三角形联结三相全桥式。三种形式，星形联结三相全桥式应用最多。序号逆变桥状态数状态角（°）每个状态通电相数每相正向导通角度相绕组间相位差位置传感器数逆变桥开关数1全桥66021201203626603180120363半桥3120112012033461802180120332.结构构成2.3定

6、子的结构与选型状态123456IA++--IB-++-IC--++状态名A/BA/CB/CB/AC/AC/B三相绕组120°导通方式：2.结构构成2.3.1星形连接三相桥式主电路绕组利用率：三相绕组优于四相、五相绕组转矩脉动：相数越多，转矩脉动越小电路成本：相数越多，电路成本越高序号逆变桥相数m状态数状态角通电相数绕组连接方式逆变桥开关数1H桥24901独立80.3322非桥44901星型40.1663331201星型30.2154桥式44902星型80.335544904封闭80.332636602星型60.417736603封闭

7、60.417阻尼系数D表征了电机机械特性的硬度。D越大，电机的机械硬度越硬，负载转矩单位增量引起的转速下降越小，系统响应越快。两台同样空载转速的电机，在相同的平均转矩下，D大的电机电磁效率高。2.结构构成2.3.2主电路（定子绕组连接方式）选择原则：2.结构构成2.3.3分数槽电枢绕组磁力线分布（分布绕组）磁场云图2.结构构成2.4径向式永磁转子结构磁路磁力线分布（集中绕组）磁场云图2.结构构成2.4径向式永磁转子结构磁路磁力线分布（分数槽绕组）磁场云图2.结构构成2.4径向式永磁转子结构磁路2.结构构成2.5位置检测器控制算法19

8、定、转子磁芯均由高频导磁材料(如软磁铁氧体)制成。定子有6个级，间隔的三个极为同一绕组，接高频电源，作为励磁极，其他为感应极，作为输出端。电机运行时，输入绕组中通以高频激磁电流，当转子扇形磁芯处在输出绕组下面时，输入和输出绕组通过定、