無(wú)刷直流電機(jī)工作原理

1、無(wú)刷直流電機(jī)工作原理無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，

2、也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。 中小容量的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。 近三十年來(lái)針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。 電樞繞組直流電機(jī)的電磁感應(yīng)的關(guān)鍵部件之一為導(dǎo)電的繞組，因?yàn)橹匾?，故稱為電樞繞組。電樞繞組是直流電機(jī)的電路部分，亦是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。電樞繞組的構(gòu)成，應(yīng)能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并允許通過(guò)一定多電樞電流，從而產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)

3、矩和電磁功率。此外，還要節(jié)省有色金屬和絕緣材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。大的分類為環(huán)形和鼓形；環(huán)形繞組只曾在原始電機(jī)用過(guò)，由于容易理解故講原理時(shí)也用此類繞組；現(xiàn)代直流電機(jī)均用鼓形繞組，它又分為疊繞組、波繞組和蛙形繞組。鼓形繞組比環(huán)形繞組制造容易，又節(jié)省導(dǎo)線，運(yùn)行較可靠，經(jīng)濟(jì)性好，故現(xiàn)在均用鼓形繞組。無(wú)刷直流電機(jī)的基本原理 意法半導(dǎo)體的ST72141是專門用在無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）控制的單片機(jī)。內(nèi)部包含意法半導(dǎo)體自有的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)專利技術(shù)，專門用于電機(jī)控制的片內(nèi)外設(shè)，大大減少了電機(jī)控制系統(tǒng)的成本，簡(jiǎn)化了電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。ST72141是ST公司專門用于同步電機(jī)控制的一款單片機(jī)，特別適合3相無(wú)刷直

4、流電機(jī)的控制。無(wú)刷直流電機(jī)可用于工業(yè)控制、汽車電子產(chǎn)品、電冰箱、空調(diào)、壓縮機(jī)和風(fēng)扇等產(chǎn)品。無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是效率高、工作噪聲低、體積小、可靠性好和壽命長(zhǎng)。ST72141是ST7微控制器家族產(chǎn)品中的一員。它包括A/D轉(zhuǎn)換和SPI接口，有專門用于無(wú)刷直流電機(jī)控制的片內(nèi)外設(shè)，可選擇帶傳感器模式和不帶傳感器模式。無(wú)刷直流電機(jī)包含2個(gè)同軸的磁性電樞：外部電樞，即固定的定子；內(nèi)部電樞，即可動(dòng)的轉(zhuǎn)子。定子是電機(jī)的引導(dǎo)部分；轉(zhuǎn)子是電機(jī)的感應(yīng)部分。無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)部電樞的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁體。這個(gè)電樞由恒流源供電。定子可以有多相（這里以3相為例）。電機(jī)是同步電機(jī)。無(wú)刷永磁體直流電機(jī)是同步電機(jī)，定子的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)

5、子的機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度相同。反電動(dòng)勢(shì)是使用ST72141在不帶傳感器模式下驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)。反電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、流過(guò)轉(zhuǎn)子的磁通和相應(yīng)繞組的轉(zhuǎn)子數(shù)目成正比。繞組產(chǎn)生的力矩大小與電流和磁通量成正比關(guān)系。ST72141提供2種控制方式：電壓模式和電流模式。電流模式下可以直接按比例調(diào)節(jié)力矩；電壓模式下可以調(diào)節(jié)速度，設(shè)置力矩限閾值（即電流的閾值）。電動(dòng)車用無(wú)刷直流電機(jī)工作原理（時(shí)間:2007-6-5 16:22:44 共有 2269人次瀏覽）dai zhengyao  zhao  quanyong摘  要: 無(wú)刷直流電機(jī)因

6、為具有直流有刷電機(jī)的特性,同時(shí)也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國(guó)際通用名詞為bldc.無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關(guān)注.本產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)超過(guò)55kw,可設(shè)計(jì)到400kw,可以解決產(chǎn)業(yè)界節(jié)電與高性能驅(qū)動(dòng)的需求。. 關(guān)鍵詞:無(wú)刷直流電機(jī)  永磁同步電機(jī)   直流變頻   釹鐵硼 abstract: brushless direct current motor has the&#

7、160;same dc motor output characteristics, also named bldc. bldc have higher output torque in low speed, higher efficiency and better speed precision than any control modes

8、0;of frequency converter drives. this chapter introduce capacity up to 400kw for the industrial application.key words:brushless direct current motor  permanent magnetic synchronous moto

9、r   bldc ndfeb中圖分類號(hào)tm921   文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼b    文章編號(hào) 1561-0330(2003)06-001 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介   無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的學(xué)名叫“無(wú)換向器電機(jī)”或“無(wú)整流子電機(jī)”,是一種新型的無(wú)級(jí)變速電機(jī),它由一臺(tái)同步電機(jī)和一組逆變橋所組成,如圖1所示。它具有直流電機(jī)那樣良好的調(diào)速特性,但是由於沒(méi)有換向器,因而可做成無(wú)接觸式,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,不需要經(jīng)常性維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),是一種現(xiàn)想的變速電機(jī)。在工作原理上

10、有二種不同的工作方式：(1)直流無(wú)刷電機(jī):又稱“無(wú)換向器電機(jī)交一直一交系統(tǒng)”或“直交系統(tǒng)”,如圖1所示。是將三相交流電源整流后變成直流，再由逆變器轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電,但是,注意此處逆變器是工作在直流斬波方式。(2)交流無(wú)刷電動(dòng)機(jī):它是利用交-交變頻器向同步機(jī)供給交流電。（插圖1）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)brushless direct current motor ,bldc,采用方波自控式永磁同步電機(jī),以霍爾傳感器取代碳刷換向器,以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料;產(chǎn)品性能超越傳統(tǒng)直流電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又解決了直流電機(jī)碳刷滑環(huán)的缺點(diǎn),數(shù)字式控制,是當(dāng)今最理想的調(diào)速電

11、機(jī)(參考下列美國(guó)能源部針對(duì)各種不同調(diào)速電機(jī)效率比較圖).本產(chǎn)品具有高效率,高轉(zhuǎn)矩,高精度的三高特點(diǎn);同時(shí)具有體積小,重量輕,可作成各種體積形狀,是當(dāng)今最高效率的調(diào)速電機(jī),與傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)比較,或與交流變頻調(diào)速比較均有更好的性能;在牽引電機(jī)電瓶車ev行業(yè),取代傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)時(shí)除可以達(dá)到更高效率,更高激活轉(zhuǎn)矩等特性外,由于采用方波驅(qū)動(dòng),讓鉛酸蓄電池有時(shí)間修補(bǔ)電極板,可以延長(zhǎng)蓄電池的壽命,提高約1.3倍的電池容量,綜合效率約可提高一倍左右的電池容量,大大的改善了電瓶車的性能.無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在先進(jìn)國(guó)家已大量應(yīng)用于軍事、信息業(yè)(it)、辦公設(shè)備(oa)、家電業(yè)(ha)、diy手動(dòng)工具、伺服系統(tǒng)、電動(dòng)

12、汽車、電瓶車、磁旋浮列車等;經(jīng)過(guò)本公司十多年的研究開(kāi)發(fā),目前生產(chǎn)容量已經(jīng)達(dá)75kw,設(shè)計(jì)容量可達(dá)315kw,可以滿足產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化及流體機(jī)械、空調(diào)機(jī)械的節(jié)電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用.    無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有上述的三高特性,非常適合使用在24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)業(yè)機(jī)械及空調(diào)冷凍主機(jī)、風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)負(fù)載;低速高轉(zhuǎn)矩及高頻繁正反轉(zhuǎn)不發(fā)熱的特性，更適合應(yīng)用于機(jī)床工作母機(jī)及牽引電機(jī)的驅(qū)動(dòng);其穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)精度比直流有刷電機(jī)更高,比矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制速度閉環(huán)的變頻驅(qū)動(dòng)還要高,性能價(jià)格比更好,是現(xiàn)代化調(diào)速驅(qū)動(dòng)的最佳選擇。由于本產(chǎn)品具有彈性的尺寸及不同的電氣特性,除通用型g系列,高激活轉(zhuǎn)

13、矩m系列外,每一種行業(yè)的應(yīng)用都不盡相同,因此用戶訂貨前必須提出電氣特性與機(jī)械尺寸的要求，圖2示士出永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)變頻變壓的機(jī)械特性比較。   圖2  機(jī)械特性比較圖1     異步電動(dòng)機(jī)變頻變壓2     永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（bldcm）注：bldcm可在mmax負(fù)載轉(zhuǎn)矩下起動(dòng)，可在mnmmmax負(fù)載下短時(shí)運(yùn)行，可在mn下長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行。美國(guó)能源部對(duì)各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率的比較，如圖3所示    圖3&

14、#160;  美國(guó)能源部對(duì)各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率的比較2-無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理2.1 基本工作原理無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由同步電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。而轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等

15、。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的原理簡(jiǎn)圖如圖4所示：主電路是一個(gè)典型的電壓型交直交電路，逆變器提供等幅等寬5-26khz調(diào)制波的對(duì)稱交變矩形波。永磁體n-s交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差1200的u、v、w方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號(hào)產(chǎn)生有效的6狀態(tài)編碼信號(hào)：101、100、110、010、011、001，通過(guò)邏輯組件處理產(chǎn)生t1t4導(dǎo)通、t1t6導(dǎo)通、t3t6導(dǎo)通、t3t2導(dǎo)通、t5t2導(dǎo)通、t5t4導(dǎo)通，也就是說(shuō)將直流母線電壓依次加在a+b-、a+c-、b+c-、b+a-、c+a-、c+b-上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)一對(duì)n-s極，t1t6功率管即按固定組合成6種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次改變

16、一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸線在空間轉(zhuǎn)動(dòng)600電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于600電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器u、v、w按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸再前進(jìn)600電角度，如此循環(huán)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。正因?yàn)闊o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的換向是自身產(chǎn)生的，而不是由逆變器強(qiáng)制換向的，所以也稱作自控式同步電動(dòng)機(jī)。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理簡(jiǎn)圖2.2 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場(chǎng)軸線位置超前轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線位置，所以不論轉(zhuǎn)子的起始位置處在何處，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)瞬間就會(huì)

17、產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需另設(shè)啟動(dòng)繞組。由于定子磁場(chǎng)軸線可視作同轉(zhuǎn)子軸線垂直，在鐵芯不飽和的情況下，產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩與繞組電流成正比，這正是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)矩特性。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩正比于繞組平均電流：tm=ktiav    （n·m）                     (1)電動(dòng)機(jī)兩相繞組反電勢(shì)的差正比于電動(dòng)機(jī)的角速度

18、：ell=ke    （v）                (2)所以電動(dòng)機(jī)繞組中的平均電流為：iav=（vm-ell）/2ra    （a）           (3)其中，vm=·vdc是加在電動(dòng)機(jī)線間電壓平均值，vdc是直流母線電壓，

19、是調(diào)制波的占空比，ra為每相繞組電阻。由此可以得到直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：tm=·（vdc·kt/2ra）-kt·（ke/2ra）kt、ke是電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)，為電動(dòng)機(jī)的角速度（rad/s），所以，在一定的時(shí)，改變占空比，就可以線性地改變電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，得到與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓控制相同的控制特性和機(jī)械特性。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定，取決于速度指令vc的高低，如果速度指令最大值為+5v對(duì)應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速：vc（max）ón max，那么，+5v以下任何電平即對(duì)應(yīng)相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速n，這就實(shí)現(xiàn)了變速設(shè)定。當(dāng)vc設(shè)定以后，無(wú)論是負(fù)載變化、電源電壓變化，還是環(huán)

20、境溫度變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于指令轉(zhuǎn)速時(shí)，反饋電壓vfb變小，調(diào)制波的占空比就會(huì)變大，電樞電流變大，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大而產(chǎn)生加速度，直到電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相等為止；反之，如果電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速比指令轉(zhuǎn)速高時(shí)，減小，tm減小，發(fā)生減速度，直至實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相等為止?？梢哉f(shuō)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在允許的電網(wǎng)波動(dòng)范圍內(nèi)，在允許的過(guò)載能力以下，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相差在1%左右，并可以實(shí)現(xiàn)在調(diào)速范圍內(nèi)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁來(lái)源于永磁體，所以不象異步機(jī)那樣需要從電網(wǎng)吸取勵(lì)磁電流；由于轉(zhuǎn)子中無(wú)交變磁通，其轉(zhuǎn)子上既無(wú)銅耗又無(wú)鐵耗，所以效率比同容量異步電動(dòng)機(jī)高10%左右，一般來(lái)說(shuō)，無(wú)刷直流電動(dòng)

21、機(jī)的力能指針（cos）比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)高12%-20%。2.3 與異步電動(dòng)機(jī)的比較. 由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電動(dòng)機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（nd-fe-b）材料。因此，稀土永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。近30年來(lái)針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，而無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電流或電樞的端電壓，就是直接控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的物理量。過(guò)去，由于稀土永磁體價(jià)格比較高等因素，限制

22、了稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，但是隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，其價(jià)格已迅速下降，例如，我公司推出得bs系列無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的售價(jià)已與異步電動(dòng)機(jī)和普通變頻器售價(jià)之和相差無(wú)幾。稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。3稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用電動(dòng)機(jī)的控制實(shí)際上是轉(zhuǎn)矩控制，電動(dòng)機(jī)的體積大小決定于轉(zhuǎn)矩的大小，所以選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，除了有關(guān)安裝方式，防護(hù)等級(jí)以外，莫不以負(fù)載轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl和擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩tl為中心來(lái)考慮電動(dòng)機(jī)的選用。(1)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩tm決定了電動(dòng)機(jī)的體積d2lx tm=cmd2l其中cm稱作電動(dòng)機(jī)常數(shù)，它和電動(dòng)機(jī)繞組絕緣等

23、級(jí)、散熱條件等密切相關(guān)。通常標(biāo)定的電動(dòng)機(jī)輸出功率pn是在額定轉(zhuǎn)速nn下連續(xù)輸出額定轉(zhuǎn)矩tn乘積關(guān)系，如果pn以（w）、t以（n·m）、nn以（r/min）表示，則pn =0.1047tn·nntn·nn是電動(dòng)機(jī)的額定角速度， (rad/s)所以，選用電動(dòng)機(jī)（特別是調(diào)速應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)）應(yīng)該說(shuō)：在xx-xx轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩tn是多少，或者說(shuō)：在最大工作轉(zhuǎn)速為xxr/min電動(dòng)機(jī)額定功率是多少。對(duì)一個(gè)調(diào)速比為d=nmax/nmin恒轉(zhuǎn)矩tl運(yùn)行的調(diào)速電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它的輸出功率從pmin=0.1047nmintl到pmax=0.1047nma

24、xtl，如果d=100，則最大和最小輸出功率之比為100:1。對(duì)于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)速增加后鐵耗和風(fēng)摩耗近似以轉(zhuǎn)速的平方關(guān)系增加，所以輸入功率增加比例更大。(2) 負(fù)載的最大轉(zhuǎn)矩負(fù)載的等效轉(zhuǎn)矩，teq不得超過(guò)電動(dòng)機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩，負(fù)載的最大轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)電動(dòng)機(jī)的允許過(guò)載轉(zhuǎn)矩, 如圖5所示。      圖5  負(fù)載的等效轉(zhuǎn)矩  (3) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減速比i是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nm和負(fù)載轉(zhuǎn)速nl之比，在不計(jì)減速機(jī)構(gòu)效率時(shí)，兩方功率平衡tm·nm= tl·

25、;nl，所以i= nm/nl，i= tl/tm，減速機(jī)構(gòu)相當(dāng)于放大了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，減小了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl和電動(dòng)機(jī)自身轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量jm之和是：jl + jm = jl/i2+jm ，如果負(fù)載質(zhì)量為m，以v為速度運(yùn)動(dòng)，則：           1/2mv2=1/2jl2，  jl=mv2/2    利用 

26、0; jl=jl/i2 , 得     jl+jm=jl/i2+jm=j(4) 減速比i的選擇任何瞬時(shí)，以下方程都成立tm=tl+b+j·d/dt其中tm是電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，tl是負(fù)載和庫(kù)侖轉(zhuǎn)矩之和，b是阻尼系數(shù)，j是系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，tl、b、j都是折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效資料，是電動(dòng)機(jī)的角速度。對(duì)于系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j大的系統(tǒng)宜選擇大減速比i的減速機(jī)構(gòu)。對(duì)于要求加速快而j又顯著較大時(shí)，宜選用i=jl/jm，就是選擇i，使負(fù)載折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl等于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jm。過(guò)大的j·d/dt容易引起負(fù)轉(zhuǎn)速

27、波動(dòng)或震蕩，因此應(yīng)使緩變，避免突變；如果確需突變，則應(yīng)選用伺服型系統(tǒng)，而不應(yīng)選用任何一種類型的調(diào)速系統(tǒng)，如果j·d/dt遠(yuǎn)大于tl、b，則在停機(jī)時(shí)，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)將在發(fā)電機(jī)狀態(tài)工作，在這種狀態(tài)下，直流母線電壓會(huì)急劇增長(zhǎng)，危及功率器件。為此需在直流母線上增加過(guò)壓放電電路或使指令電壓vc緩變，使m逐漸降到安全角速度再切斷速度指令。否則，需另加制動(dòng)器以適應(yīng)快速停轉(zhuǎn)的需要。對(duì)于頻繁啟動(dòng)或正反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)也應(yīng)遵守軟啟動(dòng)、軟停止、再啟動(dòng)的原則，并且要核算等效電流ieqieq=ii2·ti/ti in(5) 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的高速同步旋轉(zhuǎn)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)適應(yīng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)中高速同步旋轉(zhuǎn)，

28、其轉(zhuǎn)速相差不超過(guò)1%。這時(shí)需多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共享一個(gè)速度指令，對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)相距遠(yuǎn)時(shí)，需用v/f-f/v變換技術(shù)來(lái)傳遞速度指令，防止速度指令電平vc在傳遞中因衰減不同而引起指令誤差。(6) 恒張力（f）系統(tǒng) 恒張力（f）系統(tǒng)選用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為卷繞機(jī)構(gòu)動(dòng)力時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速max=       ，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩tmax=f·dmax/2，其中dmin和dmax對(duì)應(yīng)卷筒的最小和最大直徑（m），v是卷繞物的線速度（m/min），f為恒張力（n），最大轉(zhuǎn)矩tmax（n·m），負(fù)載功率p=fv

29、/60（w）。4-無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)*容量范圍大:標(biāo)準(zhǔn)品可達(dá)400kw,更大容量可以訂制.*電壓種類多:直流供電,交流高低電壓均不受限制.*低頻轉(zhuǎn)矩大:低速可以達(dá)到理論轉(zhuǎn)矩輸出,激活轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到兩倍或更高.*高精度運(yùn)轉(zhuǎn):不超過(guò)1 rpm.(不受電壓變動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)影響).*高效率:所有調(diào)速裝置中效率最高,比傳統(tǒng)直流電機(jī)高出530%.*調(diào)速范圍:簡(jiǎn)易型/通用型(1:10),高精度型(1:100),伺服型.*過(guò)載容量高:負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動(dòng)在200%以內(nèi)輸出轉(zhuǎn)速不變.*體積彈性大:實(shí)際比異步電機(jī)尺寸小,可以做成各種形狀.*可設(shè)計(jì)成外轉(zhuǎn)子電機(jī)(定子旋轉(zhuǎn)).*轉(zhuǎn)速?gòu)椥源?可以幾10轉(zhuǎn)到106轉(zhuǎn).*制動(dòng)

30、特性良好,可以選用四象限運(yùn)轉(zhuǎn).*可設(shè)計(jì)成全密閉型,ip-54,ip-65,防爆型等均可.*允許高頻度快速激活,電機(jī)不發(fā)燙.*通用型產(chǎn)品安裝尺寸與一般異步電機(jī)相同,易于技術(shù)改造.5二種電機(jī)在不同控制方式下的比較二種電機(jī)在不同控制方式下的效率比較如圖5所示 圖5  二種電機(jī)在不同控制方式下的效率比較6-依托無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 圖6-依托無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的外形圖無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有高效率,高精度,高轉(zhuǎn)矩三高特性,能夠輕松取代帶速反饋的進(jìn)口矢量控制變頻器(或直接轉(zhuǎn)矩控制),變頻電機(jī),直流有刷電機(jī)等;同時(shí)也可以取代不需高精度定位的伺服控制器,外形圖如圖6所示。是目前產(chǎn)業(yè)自

31、動(dòng)化與節(jié)電現(xiàn)代化的最重要驅(qū)動(dòng)裝置之一。.無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)品規(guī)范容量范圍:  400 kw極    數(shù):2  48 極電    壓:直流電壓,電瓶電壓,單相,三相交流高低壓可選.頻    率:50,60,400 hz ,直流.框    號(hào):標(biāo)準(zhǔn)品45355m,非標(biāo)產(chǎn)品歡迎訂制.保護(hù)方式:ip-44/ip-54速度指令:電位器,05v,420ma,rs-485加減

32、速時(shí)間:0.1  120s絕緣等級(jí):b級(jí)絕緣(f極可選)控制方式:pwm (載波頻率218 k hz)最低轉(zhuǎn)速:通用型150rpm,高精度型可更低.最高轉(zhuǎn)速:100  30,000 rpm可選.轉(zhuǎn)速精度:±1 rpm/最高轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍:1:10,高精度型1:100.最大轉(zhuǎn)矩:150%.轉(zhuǎn)矩特性:恒轉(zhuǎn)矩輸出特性激活轉(zhuǎn)矩:通用型:200%,電瓶車:400%,牽引電機(jī):600%.制動(dòng)轉(zhuǎn)矩:20%以上,更高能力可選.返饋裝置:三相霍爾(相差120°).高精度及伺服型用光碼盤.基本功能:正反轉(zhuǎn),

33、多段速度.7-無(wú)刷直流電機(jī)與傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)的比較   無(wú)刷直流電機(jī)因?yàn)闆](méi)有碳刷與換向器,所以沒(méi)有維修與保養(yǎng)的需要;由于采用永磁轉(zhuǎn)子,沒(méi)有激磁損耗的問(wèn)題,綜合效率高出1020%左右(依據(jù)功率大小而定),低速轉(zhuǎn)矩更大,激活轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定3倍,轉(zhuǎn)速精度可達(dá)1/3000,不受電壓與負(fù)載變動(dòng)的影響.電機(jī)可以做成密閉型或防塵防爆型等結(jié)構(gòu).因此能夠完全取代傳統(tǒng)有刷直流電機(jī),而且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用更低,沒(méi)有保養(yǎng)維修的煩惱，無(wú)刷直流與有刷直流及歐盟cemed標(biāo)準(zhǔn)的效率比較請(qǐng)參見(jiàn)圖7。.  圖7  各種直流電機(jī)效率比較圖8 無(wú)刷直流電機(jī)與異步機(jī)加變頻器的比較    雖然當(dāng)今交流變頻調(diào)速非常普遍,但是變頻調(diào)速受限于異步電機(jī)的低效率,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩變小,諧波損耗大,速度變動(dòng)率大,動(dòng)態(tài)性能不佳等缺失;雖然采用速度死循環(huán)矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器時(shí)其可以滿足性能需要,但是購(gòu)置費(fèi)用偏高,而且異步電機(jī)的效率,功因,低速發(fā)熱仍然無(wú)法改善.我們