永磁无刷直流电机.ppt

永磁直流无刷电机,概述,永磁直流无刷电机是 用永磁体建立磁场，用电子换向装置代替换向器，实现直流电能转换为机械旋转的一种直流电机。,永磁直流电机的主要特点,没有换向器和电刷组组成的机械接触机构，所以无刷电机没有换向火花，寿命长，运行可靠，转速不受机械换向的限制。可实现每分钟几万到几十万转的超高转速运行。 永磁电机没有励磁绕组，节省电机的用铜量，减少电气铜耗。特别是在微型和小容量范围内，电机的重量，体积，效率和成本都得到改善，同时也不需要励磁电源，可以减少电源的耗电量，具有重要的经济价值 永磁电机中永磁材料的磁场是恒定的，因此永磁电机电压调整率差，调速也一般通过改变电枢电压/电流来实现 结构简单、体积小、效率高,无刷直流电机的工作原理框图,在无刷直流电机中，借助反映主转子位置的位置传感器的输出信号，通过电子换相电路去驱动与电枢绕组连接的相应的功率开关器件，使电枢绕组依次馈电，从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场，驱动永磁转子旋转。 随着转子的转动，位置传感器不断的送出信号，改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向始终不变。,永磁无刷直流电机结构,两相导通星形 三相六状态 电机工作原理。,工作原理,从运行过程看，定子绕组每隔60电度角换向一次，定子合成磁动势位置就改变一次，每相绕组每次导通120电度角，且始终保持两相绕组导通。 所以此工作方式称为两相导通三相六状态工作方式,几个关于永磁无刷直流电机的平衡方程,通过以上两式可知：,转速不变时，转矩平衡方程：,M 电磁转矩 M2 输出转矩 M0 摩擦转矩,转速变化时，转矩平衡方程：,J转动部分的转动惯量 转子机械角速度,起动特性,起动电流（电枢电流）公式：,In 起动电流(A) U 电源电压 (V) U 功率晶体管饱和管压降(V) racp 电枢绕组平均电阻(),起动电流的值可以为正常工作的电枢电流几倍到十几倍，所以起动电磁转矩很大，电机可以很快起动，并且能带载启动。随着转子的加速，反电动势E增大，电磁转矩降低，加速转矩也减小，最后进入正常的工作状态。,空载启动时电枢电流和转速的关系,工作特性,工作特性主要包括：电枢电流和电机效率与输出转矩的关系。,电枢电流和输出转矩的关系式,电机效率和输出转矩的关系式,T 输出转矩 Km转矩系数 Iacp平均电枢电流 P1输入功率= IacpU P2输出功率=M2n P电机总损耗 M2输出转矩,当M2=0时，即没有输出转矩时，电机效率为零。随着输出转矩增加，电机效率也就增加。当电机的可变损耗等于不变损耗时候，电机效率达到最大，随后，效率又开始下降。,负载、效率 特性曲线,机械特性和调速特性,当不计U变化和电枢反映的影响时，式子等号右边第一项为常数，所以电磁转矩随速度的减小而线性增加。,在同一转速下改变电源电压，可以容易的改变输出转矩，或在同一负载下改变转速。,所以无刷直流电局调速性能很好，可通过改变电源电压实现平滑调速。 由于电机损耗中可变部分及电枢反映的影响，输出转矩会偏离直线,机械特性曲线,常用永磁无刷直流电机有8条引线（如图所示）。 其中三条为 粗黄、粗绿、粗蓝，是绕组引线，其余5条细线是转子位置传感器引线。细红一般为正5伏，细黑是5伏负极兼信号公共端，细黄、细绿、细蓝是3个转子位置信号引线。 无刷控制器接直流电源。 无刷控制器就是靠它们提供的信号，来改变绕组电流方向的。 无刷永磁直流电机必须匹配无刷控制器工作。,永磁无刷直流电机的接线,无刷控制器,电源 （直流）,三根相线（黄绿蓝）,霍尔线,调速线,档位线 （控制正反转）,