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無刷直流電機(jī)是什么？是如何運(yùn)行的？
來源：深圳市鑫海文科技有限公司|發(fā)布時(shí)間：2019-02-13 20:31
無刷直流電機(jī)是什么？
無刷直流（BLDC）電機(jī)是直流電機(jī)中應(yīng)用較為廣泛的一種，也是近些年新興的一種電機(jī)技術(shù)，采用磁鐵代理電刷和換向器進(jìn)行換向，這樣做的好處是它們不會(huì)受到刷子磨損......但缺點(diǎn)是它們需要電子電流相位換向。
簡而言之，無刷直流電機(jī)就像并聯(lián)繞組電機(jī)一樣工作，但磁通量來自磁鐵而不是電流通過繞組。永磁體由稀土元素制成，例如產(chǎn)生磁場的高能釹。
此外，稱為無刷直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)具有永磁體（PM），因此它們是技術(shù)上在AC上運(yùn)行的PM同步電動(dòng)機(jī)（盡管通過DC總線和電子逆變器電路）。換句話說，這種命名慣例僅表示1）這些電機(jī)不直接從交流線路運(yùn)行; 2）電機(jī)（帶有適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器）可以在閉環(huán)應(yīng)用中取代直流有刷電機(jī)（與驅(qū)動(dòng)器配對(duì)）。與許多有刷電機(jī)相比，無刷電機(jī)更小，更輕，運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。
雖然存在具有電樞（定子）磁體的無刷直流電動(dòng)機(jī)（通過換向器通過轉(zhuǎn)子的電流供電）但是具有轉(zhuǎn)子磁體的PM電動(dòng)機(jī)更為常見。它們具有形成磁場的轉(zhuǎn)子PM，其作用類似于并聯(lián)電動(dòng)機(jī)。隨著電子設(shè)備成本的不斷下降，今天的永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常比同類電刷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本更低。
與感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)類似，無刷直流電動(dòng)機(jī)定子由疊層鋼制成，??堆疊起來以承載繞組。定子中的繞組可以布置成兩種模式;
即星形圖案（Y）或三角形圖案（Δ）。
兩種模式之間的主要區(qū)別在于Y模式在低RPM下提供高扭矩，而Δ模式在低RPM下提供低扭矩。這是因?yàn)樵?Delta;配置中，一半的電壓施加在未被驅(qū)動(dòng)的繞組上，因此增加了損耗，進(jìn)而增加了效率和轉(zhuǎn)矩。
定子中的鋼制疊片可以開槽或無槽。
無槽鐵芯具有較低的電感，因此可以以非常高的速度運(yùn)行。由于疊片堆中沒有齒，因此對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的要求也會(huì)降低，因此也使它們成為低速的理想配合（當(dāng)轉(zhuǎn)子上的永磁體和定子上的齒相互對(duì)齊時(shí)，由于兩者之間的相互作用，產(chǎn)生不希望的齒槽轉(zhuǎn)矩并導(dǎo)致速度波動(dòng)。無槽鐵芯的主要缺點(diǎn)是成本較高，因?yàn)樗枰嗟睦@組來補(bǔ)償更大的氣隙。
正確選擇用于定子結(jié)構(gòu)的層壓鋼和繞組對(duì)于電動(dòng)機(jī)性能至關(guān)重要。選擇不當(dāng)可能會(huì)在生產(chǎn)過程中導(dǎo)致多個(gè)問題，從而導(dǎo)致市場延遲和設(shè)計(jì)成本增加。
轉(zhuǎn)子
典型無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子由永磁體制成。根據(jù)應(yīng)用要求，轉(zhuǎn)子中的極數(shù)可以變化。增加極數(shù)確實(shí)可以提供更好的扭矩，但代價(jià)是降低最大可能的速度。影響最大扭矩的另一個(gè)轉(zhuǎn)子參數(shù)是用于構(gòu)造永磁體的材料; 材料的磁通密度越高，扭矩越高。
無刷電機(jī)的工作原理和運(yùn)作：
無刷直流電機(jī)工作的基本原理與有刷直流電機(jī)相同; 即內(nèi)軸位置反饋。在有刷直流電機(jī)的情況下，使用機(jī)械換向器和電刷實(shí)現(xiàn)反饋。使用無刷直流電機(jī)，可以使用多個(gè)反饋傳感器實(shí)現(xiàn)。最常用的傳感器是霍爾傳感器和光學(xué)編碼器。
注意：霍爾傳感器采用霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)載流導(dǎo)體暴露在磁場中時(shí)，電荷載體會(huì)受到基于導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生的電壓的作用力。
如果磁場方向反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的電壓也會(huì)反轉(zhuǎn)。對(duì)于無刷直流電機(jī)中使用的霍爾效應(yīng)傳感器，無論何時(shí)轉(zhuǎn)子磁極（N或S）通過霍爾傳感器附近，它們都會(huì)產(chǎn)生高或低電平信號(hào)，可用于確定軸的位置。在換向系統(tǒng)中 - 基于使用反饋傳感器識(shí)別的電機(jī)位置的換向系統(tǒng) - 三個(gè)電繞組中的兩個(gè)一次通電。
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