永磁無(wú)刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介優(yōu)制材料

1、 內(nèi)轉(zhuǎn)子，外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子，外定子 外轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)xcyanbznsaxbyczsn1相關(guān)知識(shí)無(wú)刷直流電機(jī)的基本原理blif 一、直流電機(jī)基本原理的公式體現(xiàn)：f磁軛（fe)定子鐵心（fe)磁極+勵(lì)磁線圈/永磁體電樞=定子鐵心+導(dǎo)體+換向器2相關(guān)知識(shí)電機(jī)是：合二為一，各伺其職！合二為一：定子轉(zhuǎn)子各伺其職：定子：產(chǎn)生電流i轉(zhuǎn)子：產(chǎn)生磁場(chǎng)bf=bil3相關(guān)知識(shí) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生假定電機(jī)定子為3相6極，星型連接。轉(zhuǎn)子為一對(duì)極。4相關(guān)知識(shí) 電流方向不同時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向不同。 若繞組的繞線方向一致，當(dāng)電流從a相繞組流進(jìn)，從b相繞組流出時(shí)，電流在兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)方向是不

2、同的。5相關(guān)知識(shí)6相關(guān)知識(shí)7相關(guān)知識(shí)8相關(guān)知識(shí)9相關(guān)知識(shí)霍爾傳感器和定子繞組是固定不轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子是永久磁鐵，磁鐵經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子霍爾傳感器后，霍爾器件產(chǎn)生一個(gè)脈沖。10相關(guān)知識(shí)當(dāng)將一塊通電的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)中時(shí)，薄片兩側(cè)由此會(huì)產(chǎn)生電位差，此現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。 霍爾集成電路具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、無(wú)火花、低功耗、壽命長(zhǎng)、靈敏度高、工作頻率高的特點(diǎn)。 霍爾集成電路是霍爾元件與電子線路一體化的產(chǎn)品，它是由霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償電路和穩(wěn)壓電路利用集成電路工藝技術(shù)制成的。它能感知一切與磁有關(guān)的物理量，又能輸出相關(guān)的電控信息，所以霍爾集成電路既是一種集成電路，又是一種磁敏傳感器。11相關(guān)知識(shí)12相關(guān)知識(shí)13相

3、關(guān)知識(shí)100 000 001 011 111 110 100 000 001 011 111 11014相關(guān)知識(shí) 三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出信號(hào)ha、hb、hc在每360電角度內(nèi)給出了6個(gè)代碼，按其順序排列，6個(gè)代碼是101、100、110、010、011、001。當(dāng)然，這一順序與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)，如果轉(zhuǎn)向反了，代碼出現(xiàn)的順序也將倒過(guò)來(lái) 圖5是三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電子換向器主回路，也就是由6只功率開(kāi)關(guān)元件組成的三相h形橋式逆變電路。三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的換相原理451a b cx y z 圖圖5 三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 的電子換向器主回路的電子換向器主

4、回路32615相關(guān)知識(shí)一、電樞繞組的反電勢(shì)一、電樞繞組的反電勢(shì) 單根電樞繞組在氣隙磁場(chǎng)中的感應(yīng)電勢(shì)單根電樞繞組在氣隙磁場(chǎng)中的感應(yīng)電勢(shì) 式中：式中：b b 氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度；氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度； l 導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度；導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度； v 轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子導(dǎo)體的線速度。轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子導(dǎo)體的線速度。blve 對(duì)于線速度對(duì)于線速度v 有：有： 式中：式中：n 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為r/minr/min； d 電樞內(nèi)徑；電樞內(nèi)徑； p 極對(duì)數(shù)；極對(duì)數(shù)； 極距。極距。60260npndv 16相關(guān)知識(shí)如果定子每相繞組串聯(lián)的匝數(shù)是如果定子每相繞組串聯(lián)的匝數(shù)是n，則，則每相繞組的反電勢(shì)為：每相繞組的反電

5、勢(shì)為：方波氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的方波氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的每極磁通為：每極磁通為： 其中，其中，是計(jì)算極弧系數(shù)。因而有：是計(jì)算極弧系數(shù)。因而有：nnpnnpex 1515nlbnpnpnblneex60460222 lb 考慮到三相永磁方波電動(dòng)機(jī)是兩相同時(shí)通電，所以，線電勢(shì)考慮到三相永磁方波電動(dòng)機(jī)是兩相同時(shí)通電，所以，線電勢(shì)e e為兩相為兩相電勢(shì)之和：電勢(shì)之和： ncnnpeeex1522計(jì)算極弧系數(shù)的定義為：一個(gè)極計(jì)算極弧系數(shù)的定義為：一個(gè)極距內(nèi)的氣隙磁密平均值和氣隙磁距內(nèi)的氣隙磁密平均值和氣隙磁密最大值的比值。密最大值的比值。磁通：通過(guò)某一截面積的磁力線總數(shù)，用磁通：通過(guò)某一截面積的磁力線總數(shù)

6、，用表示，單位為韋（伯）表示，單位為韋（伯）wbwb；磁感應(yīng)強(qiáng)度；磁感應(yīng)強(qiáng)度是與磁力線方向垂直的單位面積上所通過(guò)是與磁力線方向垂直的單位面積上所通過(guò)的磁力線數(shù)目，又叫磁力線密度，也叫磁的磁力線數(shù)目，又叫磁力線密度，也叫磁通密度，用通密度，用b b表示，單位為特（斯拉）表示，單位為特（斯拉）t t。17相關(guān)知識(shí) 方波電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方波電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩te 是由兩相繞組的合成磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)相互作用是由兩相繞組的合成磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生的。而產(chǎn)生的?？梢岳霉β逝c速度的關(guān)系來(lái)計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩可以利用功率與速度的關(guān)系來(lái)計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩。 式中：式中： 角速度，角速度， i i 電樞電流電樞電流

7、e e 兩相電動(dòng)勢(shì)之和兩相電動(dòng)勢(shì)之和 eite 602 n 二、電磁轉(zhuǎn)矩二、電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)于轉(zhuǎn)矩則有：對(duì)于轉(zhuǎn)矩則有： （5-3） 從式（從式（5-25-2）和式（）和式（5-35-3）可以看出，三相永磁方波電動(dòng)機(jī)與永磁直流電動(dòng)機(jī)）可以看出，三相永磁方波電動(dòng)機(jī)與永磁直流電動(dòng)機(jī)有完全相同的反電勢(shì)公式和轉(zhuǎn)矩公式。有完全相同的反電勢(shì)公式和轉(zhuǎn)矩公式。 icinpnninptt4602152e18相關(guān)知識(shí)直流電機(jī)的基本方程式)(vncee 2)電磁轉(zhuǎn)矩t一對(duì)磁極的磁通(wb);n電樞轉(zhuǎn)速(r/min);ce 電勢(shì)常數(shù).式中:1)感應(yīng)電勢(shì)e).(mnictat式中:t電磁轉(zhuǎn)矩(nm);ia電樞電流(a);ct轉(zhuǎn)

8、矩常數(shù).215eipcw4tipcwa19相關(guān)知識(shí)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性原理電路圖aarieu直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓平衡方程式nntccrcunteae0220相關(guān)知識(shí)直流電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性在額定電壓,額定磁通,電樞電路內(nèi)不外接電阻時(shí)的機(jī)械特性即為自然機(jī)械特性.永磁無(wú)刷直流永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線對(duì)比特性曲線對(duì)比21相關(guān)知識(shí)改變電樞電壓的人工機(jī)械特性n0隨u的變化而變化但轉(zhuǎn)速下降速率不變.因此,變電樞電壓的人工機(jī)械特性是一簇與自然機(jī)械特性平行的特性曲線.22相關(guān)知識(shí)改變磁通的人工機(jī)械特性從機(jī)械特性方程可知,改變磁通時(shí),電動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降落都會(huì)隨磁通的變化而變化.磁通只

9、能在額定值以下調(diào)節(jié),理想空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降落都要增大-弱磁增速.23相關(guān)知識(shí)電機(jī)的繞組永磁無(wú)刷直流電機(jī)分?jǐn)?shù)槽集中繞組采用分?jǐn)?shù)槽技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：1)平均每對(duì)極下的槽數(shù)大為減少, 以較少數(shù)目的大槽代替數(shù)目較多的小槽, 可減少槽絕緣占據(jù)的空間, 有利于提高槽滿(mǎn)率, 進(jìn)而提高電動(dòng)機(jī)性能; 同時(shí), 較少數(shù)目的元件數(shù), 可簡(jiǎn)化嵌線工藝和接線, 有助于降低成本。2)可改善反電勢(shì)波形的正弦性。3)分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)有可能得到線圈節(jié)距y = 1的設(shè)計(jì)(集中繞組) 。每個(gè)線圈只繞在一個(gè)齒上,縮短了線圈周長(zhǎng)和繞組端部伸出長(zhǎng)度, 減低用銅量; 各個(gè)線圈端部沒(méi)有重疊, 不必設(shè)相間絕緣。所以有文獻(xiàn)稱(chēng)這種繞組為非重疊繞組。4)分?jǐn)?shù)槽

10、集中繞組便于使用專(zhuān)用繞線機(jī), 直接將線圈繞在齒上, 取代傳統(tǒng)嵌線工藝, 提高工效。5)提高電動(dòng)機(jī)性能。槽滿(mǎn)率的提高、線圈周長(zhǎng)和繞組端部伸出長(zhǎng)度的縮短, 使電動(dòng)機(jī)繞組電阻減小, 銅損隨之也減低, 進(jìn)而提高電動(dòng)機(jī)效率和降低溫升。6)分?jǐn)?shù)槽的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩由于每轉(zhuǎn)次數(shù)較多,幅值通常比整數(shù)槽繞組小, 定子鐵心無(wú)須斜槽,有利于降低振動(dòng)和噪聲。分?jǐn)?shù)槽繞組的定義：每極每相槽數(shù)q=z/2mp不為整數(shù)的繞組稱(chēng)為分?jǐn)?shù)槽繞組24相關(guān)知識(shí)單元電機(jī)z0 和p0 組合選擇的約束約束條件條件:分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的z0 和p0 組合不是可以任意選擇的。1)為了使各相繞組對(duì)稱(chēng), 必須每相均分到相同的槽數(shù), 即必須z0 /m =整數(shù)。對(duì)于

11、三相電機(jī),m = 3, z0必須為3的倍數(shù)。2)由于z0 / p0 為不可約分?jǐn)?shù), 因此: p0 /m 整數(shù), 即p0 不允許是m 的倍數(shù)。對(duì)于三相電動(dòng)機(jī),m = 3, p0 不允許選擇為3的倍數(shù)。3)如果z0 為偶數(shù), 因z0 / p0為不可約分?jǐn)?shù), p0必為奇數(shù)。4)如果z0 為奇數(shù), p0 可能是奇數(shù), 也可能是偶數(shù)。25相關(guān)知識(shí)通過(guò)磁勢(shì)相量星形圖對(duì)電機(jī)繞組及霍爾位置的分析以12齒5極對(duì)電機(jī)舉例說(shuō)明26相關(guān)知識(shí)27相關(guān)知識(shí) 這種結(jié)構(gòu)中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的表面上，永磁體的充磁方向?yàn)閺较颉?表貼式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又可分為凸出式和插入式兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)不同，則電機(jī)的運(yùn)行性能、控制

12、系統(tǒng)、制造工藝和適用場(chǎng)合也不同。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置不同，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)通常分為兩種：表貼式和內(nèi)置式表貼式表貼式電氣學(xué)院28相關(guān)知識(shí)表貼凸出式和插入式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)圖電氣學(xué)院29相關(guān)知識(shí) 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，多用于矩形波永磁同步電動(dòng)機(jī)和恒功率運(yùn)行范圍不寬的永磁同步電動(dòng)機(jī)中1）表貼凸出式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)2）表貼插入式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)可充分利用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)磁路的不對(duì)稱(chēng)性所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)的功率密度。制造工藝也較簡(jiǎn)單。通常用于某些調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)中。電氣學(xué)院30相關(guān)知識(shí) 這類(lèi)結(jié)構(gòu)的永磁體放置在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部，永磁體外表面與轉(zhuǎn)子鐵心外圓之間有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，

13、極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起阻尼或（和）啟動(dòng)作用，動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能好。廣泛用于要求有異步啟動(dòng)能力或動(dòng)態(tài)性能高的永磁同步電動(dòng)機(jī)。 內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又可分為：徑向式、切向式、混合式內(nèi)置式內(nèi)置式電氣學(xué)院31相關(guān)知識(shí)1）內(nèi)置徑向式電氣學(xué)院32相關(guān)知識(shí)永磁體材料的選擇永磁體材料的選擇永磁體及其性能多種多樣，如何選擇合適的永磁材料直接關(guān)系到電機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)性。永磁體的選擇應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： 永磁體應(yīng)能在指定的工作空間內(nèi)產(chǎn)生所需要的磁場(chǎng) 永磁體所建立的磁場(chǎng)應(yīng)具有一定的穩(wěn)定性，磁性能隨工作溫度和環(huán)境的變化應(yīng)在允許范圍內(nèi) 具有良好的耐腐性性能 具有較好的力學(xué)特性，韌性好、抗壓強(qiáng)度高、可加工等 價(jià)格合理，經(jīng)濟(jì)性好

14、電氣學(xué)院33相關(guān)知識(shí)鐵氧體：適合于對(duì)電機(jī)體積、重量和性能要求不高，而對(duì)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性要求高的場(chǎng)合。鋁鎳鈷：適合于對(duì)電機(jī)體積、重量和性能要求不高，但工作溫度超過(guò)300度或要求溫度穩(wěn)定性好且電機(jī)的成本不高的場(chǎng)合。釹鐵硼：適合于對(duì)電機(jī)體積、重量和性能要求很高，工作環(huán)境溫度不高，對(duì)永磁體溫度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。稀土鈷：適合于對(duì)電機(jī)體積、重量和性能要求很高，工作環(huán)境溫度高，要求溫度穩(wěn)定性好，制造成本不是主要考慮因素的場(chǎng)合。粘結(jié)永磁材料：適合批量大、磁極形狀復(fù)雜、電機(jī)性能要求不高的場(chǎng)合。電氣學(xué)院34相關(guān)知識(shí) 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)35相關(guān)知識(shí) 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)36相關(guān)知識(shí)損耗與效率概述電機(jī)損耗可分為下列5類(lèi)：（1）定、轉(zhuǎn)子鐵心中的基本鐵耗，它是由主磁場(chǎng)主磁場(chǎng)在鐵心中發(fā)生變化變化時(shí)產(chǎn)生的。（2）空載時(shí)鐵心中的附加（或雜散）損耗，它是由定轉(zhuǎn)子開(kāi)槽引起的氣隙磁導(dǎo)變化而產(chǎn)生的諧波磁場(chǎng)在對(duì)方表面產(chǎn)生的表面損耗及