直流無刷電機原理及應用
一、直流無刷電機
直流電機在額定負載下會產生恒定轉矩性能，由于電樞磁場與轉子磁場之間恒維持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，所以不需要相對應的維護，但是性能要比直流電機的性能控制效果更加復雜。半導體的切換頻率更加快速，所以能夠對于驅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)兩周直角坐標系統(tǒng)中適當?shù)目刂?，另外由于很多的微處理機能夠對控制電機具有必需的功能，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子磁極位置的作用，為邏輯開關電路提供正確的換相信息，即將轉子磁鋼磁極的位置信號轉換成電信號，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。跟蹤轉子是一個用非導磁材料做成的圓柱體，并在它上面鑲一塊120度的扇形導磁材料。在安裝時將它與電動機轉軸相聯(lián)，其位置對應于某一磁極。一次繞組所產生的高頻磁通通過跟蹤轉子上的到此材料耦合到二次繞組上，故在二次繞組上產生感應電壓，而另外兩相二次繞組由于無耦合回路同一次繞組相聯(lián)，其感應電壓基本為零。隨著電動機轉子的轉動，扇形片也跟著旋轉，使之離開當前耦合一次繞組而向下一個一次繞組靠近。就這樣，隨著電動機轉子運動，在開口變壓器二次繞組上分別感應出電壓。扇形導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，扇形導磁片的角度為180度電角度。同時，扇形導磁片的個數(shù)應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用特征，但事情本身的構成卻存在較大差距，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、震動運轉、和使用壽命，同時能夠降低制造費用以及生產成本，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合。從目前來看直流無刷電機換向電路通過驅動和控制兩部分構成，尤其是對于小功率電路來說，能夠將兩者進行集成，形成專用的集成電路。由于功率較大的電機可以將驅動電路和控制電路各自設計，保證驅動電路的輸出功率與驅動電機的電樞繞組，受到統(tǒng)一的控制。驅動電路，通過線性放大狀態(tài)。形成脈寬調制的開關，進一步完成晶體管分立，電路轉成模塊化集成電路，利用模塊化集成電路的功率，保證了霜結冰體育館的效能，監(jiān)管隔離柵場效應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速轉向進行保護。而且可以及時地將這些信號轉成模擬信號，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用。從目前來看，無刷直流電機的應用范圍非常廣，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，對于風扇抽水機吹風機等產品，由于他們對轉速的精度要求不高，但是對于轉速的要求相對較高，所以可以通過，無刷直流電機進行應用，不僅能夠控制成本，而且還能夠保證轉速效果，此外，例如甩干機和壓縮機，可以通過在某一個范圍內的變化，對于電機的要求性能和動態(tài)響應性能要求更高。
