直流无刷电机.docx

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1、直流无刷电机针对传统直流有刷电机的弊端，早在20世纪30年代就开始研制 以电子换向代替电刷机械换向的永磁直流电机。70年代以来,随 着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件相继出 现和高性能永磁材料的问世，均为永磁直流无刷电机(以下简称 “直流无刷电机”)的广泛应用奠定了坚实的基础。直流无刷电 机有交流异步电机，步进电机和直流有刷电机等不具备的优点, 一般适合用永磁直流有刷电机的场合，基本上都可以用直流无刷 电机所替代。直流无刷电机主要有以下优点：(1)具有很好的机械特性和调节特性，可以替代直流有刷电机调 速、变频电机调速、异步电机加减速器调速。(2)可以低速大功率运行，省去减速器，

2、直接驱动大的负载。(3)具有传统直流有刷电机的许多优点，同时又取消了电刷、集 电环结构。(4)转矩性能优良，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电 流小。(5)无级调速，调速范围广，过载能力强。(6)体积小、质量轻、出力大。(7)软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动 装置。(8)电机本身没有励磁损耗和电刷损耗，效率高，综合节电效果 好。(9)可靠性高、稳定性好、适应性强、维修与保养简单。(10)耐颠簸震动、噪声低、震动小、运转平滑寿命长。(H)不产生火花，特别适合公共场所，抗干扰，安全性能好。直流无刷电机与永磁直流有刷电机的区别下表列出了永磁直流有刷电机和直流无刷电机的基本性能

3、比较。负载效率80%87%85%97%项目永磁直流有刷电机直流无刷电机功率密度低高峰值效率85%89%95%97%转速范围10001000050010000可靠性一般优秀运行寿命短长电机外形尺寸大小控制器成本低高从表中可以看出：直流无刷电机在功率密度、峰值效率、转速 范围、可靠性、运行寿命、结构坚固性方面都比直流有刷电机强， 仅控制器成本上高于永磁直流有刷电机，直流无刷电机在性能和 其他方面比永磁直流有刷电机具有更大的优势。随着电子控制技 术的迅速发展和普及，控制器的成本会更低，体积会更小，功率 密度会更大，相信直流无刷电机在更多的场合会取代永磁直流有 刷电机。直流无刷电机的结构 直流无刷电机

4、的品种非常多，结构各不相同，归根结底由转子、 定子及电机控制部分组成了无刷电机系统。其中转子由永磁体等 组成，定子由线圈绕组和铁心组成，电机控制部分由换相和检相 元件以及无刷电机控制器组成。转子分为外转子和内转子，转子 上有多极块形磁钢或环形磁钢，定子极上有绕组，在定子上特定 位置处安放位置检测元件和控制器相互配合，控制电机的正常换 相，现在大多数用的是霍尔元件，也有其他方法控制换相。不考虑电子换向部分的话，直流无刷电机的结构是非常简单的， 完全可以和交流同步电机相比。下图是直流无刷电机内转子结构。直流无刷电机的应用直流无刷电机广泛应用于国防军事、航天、办公机械、计算机、 音响、通风行业、家用

5、空调、自动控制、仪器仪表、汽车等领域， 在计算机中光盘驱动器、硬盘等大量使用了精密、形式不一的直 流无刷电机。目前电动自行车、电动摩托车、微型电动汽车的电机,大多数采 用了直流无刷电机。电动自行车用直流无刷电机，全国每年产量 达数千万台，也有年产达数百万台的电动自行车电机厂家。现在 观光车、游览车、叉车、电动汽车中也逐步应用直流无刷电机， 电动车用直流无刷电机是使用广泛、产量很高的一类无刷电机。直流无刷电机越来越受到重视，它不但能代替一般的永磁直流有 刷电机使用，而且在数控机床、加工中心、智能机器人等要求高 精度的应用场合得到广泛使用。直流无刷电机在较大的转速范围 内可以获得较高的效率，更适合家电变频调速的需要。在空调、 冰箱洗衣机等产品中，逐步由常规的单相异步电机转向无刷电机 变频调速。因此直流无刷电机具有广阔的发展前景。随着控制器的小型化、模块化，以前做得较大的控制器现在可以 做得更小，有的可以和电机做在一起，使直流无刷电机使用起来 非常方便。研究、开发、生产无刷电机是一种新的趋势，这方面 的论著也比以往多了起来。