無刷直流電機最終超詳細(xì)演示文稿

無刷直流電機最終版超詳細(xì)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有33頁\編于星期日\3點優(yōu)選無刷直流電機最終版超詳細(xì)ppt當(dāng)前第2頁\共有33頁\編于星期日\3點簡介：

無刷電機是指無電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機，又稱無換向器電機。早在上世紀(jì)誕生電機的時候，產(chǎn)生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷。本世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應(yīng)運而生了。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機，它克服了第一代無刷電機的缺陷。

當(dāng)前第3頁\共有33頁\編于星期日\3點直流無刷電機的結(jié)構(gòu)

下圖為直流無刷電機的外部形狀當(dāng)前第4頁\共有33頁\編于星期日\3點前言：

傳感器的無刷直流電機與無傳感器的無刷直流電機的基本工作原理是一致的，主要差別是有傳感器的無刷直流電機是利用如霍爾元件位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置信號。而無位置傳感器的無刷直流電機取消了作為位置傳感器的霍爾元件，利用一些控制算法來計算出轉(zhuǎn)子位置信號。當(dāng)前第5頁\共有33頁\編于星期日\3點注：霍爾元件是應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。一般用于電機中測定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,如錄象機的磁鼓,電腦中的散熱風(fēng)扇等;是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器。所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。

當(dāng)前第6頁\共有33頁\編于星期日\3點無刷直流電機的基本組成

無刷直流電機主要由電機本體，位置傳感器和電子換向線路組成。電動機本體在結(jié)構(gòu)上與永磁同步電動機相似，但沒有籠型繞組和其他起動裝置。其定子繞組一般制成多相(三相、四相、五相不等相)。轉(zhuǎn)子由永久磁鋼按一定極對數(shù)(2p=2，4，……)組成。當(dāng)前第7頁\共有33頁\編于星期日\3點無刷直流電機的工作原理

在無刷直流電動機集中，電樞繞組被設(shè)置在定子上，永磁體磁極被設(shè)置在轉(zhuǎn)子上。定子各相電樞繞組相對轉(zhuǎn)子永磁體磁場的位置，由轉(zhuǎn)子位置傳感器通過電子方式或電磁方式所感知；并利用其輸出信號，通過電子轉(zhuǎn)換電路，按照一定的邏輯程序去驅(qū)動與電樞繞組相連接的相應(yīng)的功率開關(guān)晶體管，把電流開關(guān)換向到相應(yīng)的電樞繞組。當(dāng)前第8頁\共有33頁\編于星期日\3點

隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子位置傳感器不斷地發(fā)送出信號，致使電樞繞組不斷地依次通電，不斷地改變通電狀態(tài)，從而使得在某一磁極下的線圈導(dǎo)體中流過的電流方向始終不變，這就是無刷直流永磁電機的無接觸式電子換向過程的實質(zhì)。當(dāng)前第9頁\共有33頁\編于星期日\3點我們可以設(shè)想：在有刷直流電機中，如果把原先處于電動機內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)電樞翻出來變成定子，把所有被連接在機械換向器上面的電樞繞組的引線頭抽出來，并且給每一個引線頭提供一個功率晶體管開關(guān)；而把原先處于外部的靜止永磁體移入電動機的內(nèi)腔變?yōu)檗D(zhuǎn)子，即可實現(xiàn)有刷與無刷直流電機的轉(zhuǎn)換，但這樣必須包含大量的功率晶體管開關(guān)元件和與之相適應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器，這種方法很難實現(xiàn)。因此，定子電樞采用一般交流電動機中的三項繞組，借助轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測出轉(zhuǎn)子永磁體磁場與定子電樞繞組三項軸線之間的相對空間位置，通過邏輯信號處理和控制，來實現(xiàn)定子電樞三相繞組的電子換向。當(dāng)前第10頁\共有33頁\編于星期日\3點電樞繞組的連接方式

一、星形連接繞組

星形連接繞組是把所有相繞組線圈的首段或尾端連接在一起；與之相配的電子換向（相）電路可以是橋式線路，也可以是非橋式電路。圖（a）（b）為星形繞組與橋式線路組合，圖（c）（d）為星形繞組與非橋式線路的組合當(dāng)前第11頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第12頁\共有33頁\編于星期日\3點封閉式連接繞組當(dāng)前第13頁\共有33頁\編于星期日\3點特殊連接的繞組當(dāng)前第14頁\共有33頁\編于星期日\3點電子換向（相）

換向（相）又可以稱為“換流”。在無刷直流永磁電機中，來自轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號，經(jīng)處理后按一定的邏輯程序，驅(qū)使某些與電樞繞組相連接的功率開關(guān)晶體管在某一瞬間導(dǎo)通或截止，迫使某些原來沒有電流的電樞繞組內(nèi)開始流通電流，某些原來有電流的電樞繞組內(nèi)開始關(guān)斷電流或改變電流的流通方向，從而迫使定子磁狀態(tài)產(chǎn)生變化。我們把這種利用電子電路來實現(xiàn)電樞繞組內(nèi)電流變化的物理過程稱為電子換向（相）或“換流”。每“換流”一次，定子磁狀態(tài)就改變一次，連續(xù)不斷地“換流”，就會在工作氣息內(nèi)產(chǎn)生一個跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)前第15頁\共有33頁\編于星期日\3點以三相星形橋式連接為例1、二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)2、三相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)3、二相三相輪流導(dǎo)通星形三相十二狀態(tài)當(dāng)前第16頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第17頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第18頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第19頁\共有33頁\編于星期日\3點

無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器和霍爾磁敏傳感器是目前被廣泛采用的兩種轉(zhuǎn)子位置傳感器?；魻柎琶魝鞲衅髟诰哂匈|(zhì)量輕、尺寸小、制造成本低和便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點的同時，存在著對環(huán)境條件要求嚴(yán)、溫度適應(yīng)范圍窄和可靠性差等缺點。因此霍爾磁敏傳感器被廣泛地用于計算機的軟硬件盤驅(qū)動器、激光打印機、試聽設(shè)備和家用電器等民用電動機中。霍爾磁敏傳感器當(dāng)前第20頁\共有33頁\編于星期日\3點霍爾器件

——以鎖存型為例

霍爾元件按功能可分為三大類：線性型、開關(guān)型和鎖存型當(dāng)前第21頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第22頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第23頁\共有33頁\編于星期日\3點

鎖存器霍爾元件時一個僅有“0”和“1”兩種狀態(tài)的雙值器件。一個雙值器件有兩種狀態(tài)，二個雙值器件有四種狀態(tài)，n個雙值器件有種狀態(tài)。根據(jù)上述原則，對于最常見的“而相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)”的電機而言，一般采用三個霍爾器件。它們在圓周的配置有兩個方案：相隔60度電角或相互間隔120度角。當(dāng)前第24頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第25頁\共有33頁\編于星期日\3點舉例：“二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流永磁電動機的工作情況”當(dāng)前第26頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第27頁\共有33頁\編于星期日\3點

逆變器是六個BG1至BG6的功率開關(guān)元件所組成的橋式電路，霍爾轉(zhuǎn)子的位置傳感器輸出地A、B和C三個信號饋送至PIC18FXX31微控制器，作為PIC18FXX31微控制器的輸入信號。然后，PIC18FXX31微控制器根據(jù)下表所規(guī)定的驅(qū)動順序定義，對逆變器中六個功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行控制當(dāng)前第28頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第29頁\共有33頁\編于星期日\3點當(dāng)前第30頁\共有33頁\編于星期日\3點無刷直流電機的特點

無刷直流電機與有刷直流電機的區(qū)別，有刷電機采用機械換向，壽命短﹑噪聲大﹑產(chǎn)生電火花，效率低。它長期使用碳刷磨損嚴(yán)重，較易損壞。同時磨損產(chǎn)生了大量的碳粉塵，這些粉塵落軸承中，使軸承油加速干涸，電機噪聲進(jìn)一步增大。有刷電機連續(xù)使用一定時間就需更換電機內(nèi)碳刷。無刷電機以電子換向取代機械換向，無機械摩擦，無磨損，無電火花，免維護(hù)且能做到更加密封等特點所以技術(shù)上要優(yōu)于有刷電機。

無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。當(dāng)前第31頁\共有33頁\編于星期日\3點

無刷直流電機的高效率，高效區(qū)域大，功率和轉(zhuǎn)矩密度高，功率因數(shù)（COSΦ）接近1，系統(tǒng)效率＞90%,永磁無刷直流電機在任何情況下轉(zhuǎn)子都是同步運行，交流變頻電機是變頻調(diào)速，無刷直流電機是調(diào)速變頻，電機在同步轉(zhuǎn)速下運行，轉(zhuǎn)子既無銅耗又無鐵耗。無刷直流電機具有低電壓特性好，轉(zhuǎn)矩過載特性強，啟動轉(zhuǎn)矩大（堵轉(zhuǎn)特性），啟動電流小等優(yōu)點。當(dāng)前第32頁\共有33頁\編于星期日\3點

無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性，同時驅(qū)動器也是頻率變化的裝置，所以又名直流變頻，無刷直流電機的運轉(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，由于無刷直流電動機是