无刷电子换向技术的原理和优势|力辉电机集团

无刷电子换向技术的原理和优势

文章出处:深圳市力辉电机幸运飞艇官网 人气:-发表时间:2019-10-17

        20世纪70年代半导体电子学的发展使得直流电机中的换向器和电刷被淘汰。在无刷直流电动机中,电子伺服系统代替了机械换向器触点。电子传感器检测转子的角度,和控制半导体开关如晶体管开关电流通过线圈,要么改变电流的方向,或者在某些汽车关闭它,在正确的时间每180°轴旋转电磁铁在一个方向上创建一个扭矩。消除电刷的滑动接触,使无刷电机摩擦小,寿命长;它们的工作寿命只受轴承寿命的限制。

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       有刷直流机在静止时产生最大转矩,随速度的增加线性减小。无刷电机可以克服有刷电机的一些局限性;它们包括更高的效率和更低的机械磨损敏感性。这些好处是以可能不那么坚固、更复杂、更昂贵的控制电子产品为代价的。

       典型的无刷电机具有永磁体,永磁体绕固定电枢旋转,消除了将电流连接到移动电枢的问题。一个电子控制器取代了刷直流电机的刷/换向器总成,它不断地将相位转换到绕组上,以保持电机转动。该控制器通过使用固态电路而不是电刷/换向器系统执行类似的定时功率分配。

       与有刷直流电机相比,无刷直流电机有几个优点,包括高转矩重量比、更高的每瓦转矩(提高效率)、更高的可靠性、更低的噪音、更长的使用寿命(无刷和换向器腐蚀)、消除换向器产生的电离火花,以及全面减少电磁干扰(EMI)。由于转子上没有绕组,所以它们不受离心力的作用,而且由于绕组是由外壳支撑的,所以它们可以通过传导来冷却,不需要在电机内部流动来冷却。这反过来意味着,电机的内部可以完全封闭和保护污垢或其他外来物质。

        无刷电机换向可以通过微控制器或微处理器计算机在软件中实现,也可以通过模拟硬件或现场可编程门阵列(FPGA)在数字固件中实现。用电子器件代替电刷进行换向,可以实现更大的灵活性和更大的功能,这是电刷直流电机所不具备的,包括速度限制、用于慢速和/或精细运动控制的“微步进”操作以及静止时的保持力矩。控制器软件可以定制特定的电机在应用中使用,导致更大的换相效率。

        可应用于无刷电机的最大功率几乎完全受热量限制;过多的热量会使磁体变弱,损坏绕组的绝缘性。在将电力转化为机械动力时,无刷电机比有刷电机效率更高。这种改进很大程度上是由于位置传感器反馈所决定的电流切换频率。额外的收益是由于没有电刷,这减少了机械能损失由于摩擦。在电机性能曲线的空载和低载区域效率提高最大。在高机械负载下,无刷电机和高质量有刷电机的效率相当。

        制造商使用无刷直流电机的环境和要求包括免维护运行、高速、火花危险或可能影响电子敏感设备的运行。无刷电机的结构可以类似于步进电机。与步进电机不同,无刷电机通常用于产生连续的旋转。步进电机一般不包括用于转子位置内部反馈的轴位置传感器。取而代之的是,步进控制器将依靠传感器来检测被驱动设备的位置。他们经常停止与转子在一个确定的角度位置,而仍然产生扭矩。一个设计良好的无刷电机系统也可以保持在零转速和有限扭矩。





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