直流無刷電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。 無刷電機是指無電刷和換向器(或集電環)的電機,又稱無換向器電機。早在十九紀誕生電機的時候,產生的實用性電機就是無刷形式,即交流鼠籠式異步電動機,這種電動機得到了廣泛的應用。但是,異步電動機有許多無法克服的缺陷,以致電機技術發展緩慢。上世紀中葉誕生了晶體管,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。
2.直流無刷電機工作原理
直流無刷電機要產生額定負載下恒定轉矩的性能,則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°,這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外,使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子,免維護、堅固、應用廣,但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。現今半導體發展迅速功率組件切換頻率加快許多,提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快,可實現將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直角坐標系統中,適當控制交流電機在兩軸電流分量,達到類似直流電機控制并有與直流電機相當的性能。
3.直流無刷電機的特點
1、可替代直流電機調速、變頻器+變頻電機調速、異步電機+減速機調速
2、具有傳統直流電機的優點,同時又取消了碳刷、滑環結構
3、可以低速大功率運行,可以省去減速機直接驅動大的負載
4、體積小、重量輕、出力大
5、轉矩特性優異,中、低速轉矩性能好,啟動轉矩大,啟動電流小
6、無級調速,調速范圍廣,過載能力強
7、軟啟軟停、制動特性好,可省去原有的機械制動或電磁制動裝置
8、效率高,電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗,消除了多級減速耗,綜合節電率可達20%~60%
9、可靠性高,穩定性好,適應性強,維修與保養簡單
10、耐顛簸震動,噪音低,震動小,運轉平滑,壽命長
4.直流無刷電機的應用領域
無刷直流電機的應用十分廣泛,如汽車、工具、工業工控、自動化以及航空航天等等。總的來說,無刷直流電機可以分為以下三種主要用途:
持續負載應用:主要是需要一定轉速但是對轉速精度要求不高的領域,比如風扇、抽水機、吹風機等一類的應用,這類應用成本較低且多為開環控制。
可變負載應用:主要是轉速需要在某個范圍內變化的應用,對電機轉速特性和動態響應時間特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干機和壓縮機就是很好的例子,汽車工業領域中的油泵控制、電控制器、發動機控制等,這類應用的系統成本相對更高些。
定位應用:大多數工業控制和自動控制方面的應用屬于這個類別,這類應用中往往會完成能量的輸送,所以對轉速的動態響應和轉矩有特別的要求,對控制器的要求也較高。測速時可能會用上光電和一些同步設備。過程控制、機械控制和運輸控制等很多都屬于這類應用。








