(一)無刷直流電動(dòng)機(jī)選型
在下列情況下可選用無刷直流電動(dòng)機(jī)：
(1)使用直流電源。
(2)要求有高可靠性、長壽命、少維護(hù)或甚至不能維護(hù)的場(chǎng)合。
(3)要求對(duì)周圍電子儀器設(shè)備有低電磁干擾或低噪聲的地方。
(4)高速工作的要求。
(5)在高真空、有害介質(zhì)、液體介質(zhì)中工作或在強(qiáng)沖擊和振動(dòng)等惡劣環(huán)境條件下工作的情況。
(6)有防爆要求的場(chǎng)合。
(二)無刷直流電動(dòng)機(jī)選型時(shí)考慮的問題
(1)成本與價(jià)格問題。目前國內(nèi)無刷直流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格較高，成為影響用戶選用的一個(gè)重要因素。實(shí)際上，就電動(dòng)機(jī)部分來說，無刷電動(dòng)機(jī)加上位置傳感器與有刷電動(dòng)機(jī)相比不會(huì)引起成本明顯的增加。與有刷直流電動(dòng)機(jī)類似，因?yàn)橛猛静煌�，性能高低差異很大，價(jià)格在同功率的情況下也可以相差
一個(gè)數(shù)量級(jí)或更大。目前也有低檔的無刷直流電動(dòng)機(jī)，在較大批量生產(chǎn)時(shí)可以較低價(jià)格提供。價(jià)格問題主要是由于增加了電子換向控制器的成本。這樣，一般作動(dòng)力源使用的電動(dòng)機(jī)，與有刷電動(dòng)機(jī)相比價(jià)格問題較為突出。對(duì)于高性能控制的系統(tǒng)應(yīng)用來說，價(jià)格的矛盾較小。因?yàn)榇藭r(shí)即使用有刷電動(dòng)
機(jī)，同樣需要一套電子驅(qū)動(dòng)器。隨著適用于無刷電動(dòng)機(jī)專用集成電路的出現(xiàn)和無刷電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)批量生產(chǎn)的形成，價(jià)格的矛盾會(huì)逐步解決。無刷電動(dòng)機(jī)將會(huì)在民用工業(yè)和家用電器中得到更為廣泛的使用。
(2)電子電路放在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部還是放在外面的問題。無刷電動(dòng)機(jī)本體部分是一個(gè)發(fā)熱體，若電子電路與之組裝在一些，會(huì)受到～定影響；電動(dòng)機(jī)直接放到使用現(xiàn)場(chǎng)，有些惡劣的現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)電子電路穩(wěn)定工作不利；此外，若電機(jī)與電路為一體，對(duì)電路元件小型化有較高的要求，成本會(huì)增加。由于上
述原因，在大多數(shù)情況下，電動(dòng)機(jī)與電路是分開的，兩者用多根長線連接。在大多數(shù)使用情況下，不會(huì)給使用帶來不便。只有在少數(shù)情況下，如儀器用風(fēng)機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器的主軸驅(qū)動(dòng)等特殊結(jié)構(gòu)的小功率無刷直流電動(dòng)機(jī)是將電動(dòng)機(jī)與電路一體化。
(3)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與電流波動(dòng)問題及其對(duì)策。常規(guī)結(jié)構(gòu)的無刷直流電動(dòng)機(jī)由于狀態(tài)數(shù)少，氣隙磁場(chǎng)分布不理想，繞組存在電感，各相繞組充放電回路參數(shù)不一致等原因，在電機(jī)單轉(zhuǎn)范圍內(nèi)電流有波動(dòng)，總轉(zhuǎn)矩也有較明顯的波動(dòng)。圖2—5-13給出了單極性三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的電流波動(dòng)和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情
況，其氣隙磁場(chǎng)分布為正弦形。圖中以虛線表示忽略相繞組電感的情況，實(shí)線表示有較大電感時(shí)的情況。
轉(zhuǎn)矩波動(dòng)程度在不同繞組連接方式下有較大差別而且與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)。圖2 5 14表示了幾種繞組型式在單轉(zhuǎn)周期內(nèi)****轉(zhuǎn)矩／最小轉(zhuǎn)矩之比和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。它是在忽略繞組電感，氣隙磁場(chǎng)是正弦分布的假設(shè)下理論分析的結(jié)果。從圖中不難看出，無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相當(dāng)嚴(yán)重。在這些繞組型
式中以雙極性三相繞組工作方式的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較小。在低速區(qū)和高速區(qū)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大·在n／n0=o．5附近波動(dòng)較小，這里n0為理想空載轉(zhuǎn)速。
無刷直流電動(dòng)機(jī)電流波動(dòng)會(huì)引起供電電源電壓的渡動(dòng)，對(duì)同一電源的用電設(shè)備產(chǎn)生不良影響。故常要求使用的直流電源有足夠的容量和盡可能小的內(nèi)阻，或串接附加電感和電容器的去耦平滑網(wǎng)絡(luò)，或必要時(shí)采用穩(wěn)壓措施。
轉(zhuǎn)矩波動(dòng)主要反映到轉(zhuǎn)速波動(dòng)上來，這對(duì)于音響和影像設(shè)備是至關(guān)重要的同題。在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，適當(dāng)增加負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量．產(chǎn)生飛輪效應(yīng)可以使轉(zhuǎn)速波動(dòng)減小，這對(duì)于恒速系統(tǒng)是有效的。由于轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的存在，無刷直流電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)平穩(wěn)性較差，因此一般設(shè)計(jì)的無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍較窄，
如1：10以內(nèi)。對(duì)于要求有寬調(diào)速范圍或?qū)D(zhuǎn)速波動(dòng)有嚴(yán)格限制的情況，宜采用專門設(shè)計(jì)的無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)和更精密的閉環(huán)控制。
(4)安全啟動(dòng)問題。無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不均勻性表現(xiàn)在啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于不同圓周位置有不同的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，可能在某些位置啟動(dòng)不了。對(duì)于下列幾種繞組連接式，在啟動(dòng)時(shí)，可能出現(xiàn)的最小轉(zhuǎn)矩和****力矩之比為：
單極性三相繞組（三狀態(tài))：0．5；
單極性四相繞組(四狀態(tài))：0．707：
雙極性三相繞組(六狀態(tài))：0．866。
所以在選擇無刷電動(dòng)機(jī)時(shí)，不但要注意啟動(dòng)力矩的平均值，更要注意可能的最小值。
(三)使用注意事項(xiàng)
(1)用戶應(yīng)閱讀所用的無刷直流電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路的有關(guān)說明，按要求進(jìn)行接線。主電源極性不可反接，控制信號(hào)電平應(yīng)符合要求。除非用戶熟悉其控制技術(shù)，一般建議采用電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠配套的換向電路和控制電路。
(2)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向應(yīng)同時(shí)改變主繞組相序和位置傳感器引線相序。
(3)出廠時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器的位置已調(diào)好，用戶非必要時(shí)不要調(diào)整。電動(dòng)機(jī)若需進(jìn)行維修裝卸，應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)定子鐵心與位置傳感器之間的幾何位置，裝卸前后應(yīng)能保證相對(duì)關(guān)系不變。修理后，主電路接某一較低電壓，監(jiān)視總電流，微調(diào)位置傳感器的位置，使該電流調(diào)到盡可能小。
(4)若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用的是鋁鎳鈷永磁材料，修理時(shí)不宜將轉(zhuǎn)子從定子鐵心內(nèi)孔中抽出，否則會(huì)引起不可恢復(fù)的失磁。
(5)對(duì)于高速無刷直流電動(dòng)機(jī)，應(yīng)按說明書的要求定時(shí)給軸承加規(guī)定的潤滑油脂或定時(shí)更換同規(guī)格的軸承。
(四)無刷直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用
現(xiàn)在，由于市場(chǎng)需求的增長，面向3A(工業(yè)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化)，永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的功率覆蓋范圍早已突破微電機(jī)功率界限，從瓦級(jí)到數(shù)十千瓦．主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：
1在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備、數(shù)碼電子消費(fèi)品中的應(yīng)用
從數(shù)量上說，這是無刷直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多的領(lǐng)域，其地位已不可取代。例如：數(shù)字打印機(jī)，軟盤驅(qū)動(dòng)器，硬盤驅(qū)動(dòng)器，cD R()M和DvDROM等光盤驅(qū)動(dòng)器，傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)，磁帶記錄儀，電影攝影機(jī)，高保真錄音機(jī)和電唱機(jī)等，它們主軸和附屬運(yùn)動(dòng)的控制等都需要用到無刷直流電動(dòng)機(jī)。無刷直流風(fēng)機(jī)也在計(jì)算機(jī)外設(shè)、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及其他自動(dòng)化儀器設(shè)備中獲得廣泛應(yīng)用大量擠占了原來交流異步風(fēng)機(jī)的市場(chǎng)。目前，在IT領(lǐng)域，例如軟盤、硬盤和光盤驅(qū)動(dòng)器、DvD和cD主軸驅(qū)動(dòng)器使用的無刷直流電動(dòng)機(jī)由于市場(chǎng)競爭，大規(guī)模生產(chǎn)，價(jià)格已經(jīng)大大降低了。
2在工業(yè)驅(qū)動(dòng)和伺服控制中的應(yīng)用
同步型永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的伺服控制器部分，除開關(guān)管脈寬調(diào)制(PwM)功率電路外，還包括有專用集成電路或者微處理器對(duì)電動(dòng)機(jī)速度、電流環(huán)進(jìn)行控制、進(jìn)行各種失常情況的保護(hù)和故障自診斷。這種新型電動(dòng)機(jī)的典型應(yīng)用如火炮、雷達(dá)等軍事裝備控制，數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床的伺服控制，機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服控制等。
20世紀(jì)90年代以來，在高精度的機(jī)床數(shù)控設(shè)備進(jìn)給伺服控制中相當(dāng)多地采用了同步型永磁交流伺服電機(jī)，取代寬調(diào)速的直流伺服電動(dòng)機(jī)的勢(shì)頭強(qiáng)勁。近年來·在新一代數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制中采用永磁交流直線伺服電動(dòng)機(jī)，采用同步永磁交流伺服電機(jī)代替變頻異步電機(jī)作為機(jī)床的主軸直接驅(qū)動(dòng)以提高數(shù)控機(jī)床快速性和加工效率，也已成為新的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。在軍用和工業(yè)用機(jī)器人和機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)中，無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。目前全世界機(jī)器人的擁有量已經(jīng)超過100萬臺(tái)，且每年以大于20％的速度增長，這已經(jīng)成為無刷直流電動(dòng)機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之 。大功率無刷直流電動(dòng)
機(jī)(一般采用晶閘管作為功率器件，習(xí)慣上稱為元換向器電動(dòng)機(jī))在低速、環(huán)境惡劣和有一定調(diào)速性能要求的場(chǎng)合有著廣泛的應(yīng)用前景，如鋼廠的軋機(jī)、水泥窯傳動(dòng)、抽水蓄能等。
近年出現(xiàn)的****一代電梯無齒輪曳引機(jī)，是以同步永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，磁場(chǎng)定向矢量控制和快速電流跟蹤控制的電梯驅(qū)動(dòng)裝置，它和有齒輪傳動(dòng)的直流曳引機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)的交流曳引機(jī)相比有更優(yōu)異控制勝能，高效率，低噪聲，小體積，輕質(zhì)量，迅速被國際知名電梯公司董視，
紛紛開發(fā)出自己的無齒輪曳引機(jī)電梯，并將其推向高端市場(chǎng)。
此外，同步永磁交流伺服電機(jī)在紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、冶金機(jī)械、郵政機(jī)械、自動(dòng)化流水生產(chǎn)線等各種專用設(shè)備有廣泛的應(yīng)用。
3在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用
據(jù)美國市場(chǎng)調(diào)查分析，在每輛豪華轎車中，需永磁電機(jī)59只，一般轎車中也需20～30只。另一方面汽車節(jié)能日漸受到重視，現(xiàn)代汽車要求使用的電機(jī)改善性能和提高效率，要扁平盤式結(jié)構(gòu)，以減小空間，提高出力，消除火花干擾，降低噪音，延長壽命，便于集中控制，這正是無刷電機(jī)的特長。預(yù)計(jì)，汽車用的有刷電機(jī)將不斷被永磁無刷電機(jī)所替代。
在電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車等交流工具中，無刷直流電動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以環(huán)保為目的的電動(dòng)汽車中，其牽引驅(qū)動(dòng)電機(jī)以永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)最有發(fā)展前途。
4在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用
例如，高速離心機(jī)，牙科和手術(shù)用高速器具，紅外激光調(diào)制器用熱像儀，測(cè)溫儀器等。國外已有用于制作人工心臟驅(qū)動(dòng)的小型血泵，植入人體內(nèi)。
5在家用電器中的應(yīng)用
目前，以變頻空調(diào)器、變頻冰箱、變頻洗衣機(jī)為代表的變頻家用電器步進(jìn)入我國消費(fèi)市場(chǎng)。而且變頻家用電器正在由“交流變頻”向俗稱的“直流變頻”轉(zhuǎn)變，已是明顯的發(fā)展趨勢(shì)。這種轉(zhuǎn)變實(shí)際上就是變頻家電用變頻空調(diào)壓縮機(jī)、變頻冰箱壓縮機(jī)、空調(diào)用室內(nèi)外風(fēng)機(jī)、空氣清新?lián)Q氣扇、變頻洗
衣機(jī)所用的電動(dòng)機(jī)，過去是單相異步電動(dòng)機(jī)或VVVF變頻器供電的異步電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)已被永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)及其控制器所取代。這種由“交流變頻，，向“直流變頻”的轉(zhuǎn)變使變頻家用電器在節(jié)能高效、低噪音、舒適洼、智能化等方面都有新的提高。1998年至今我國變頻空調(diào)發(fā)展迅速，開始了直流化進(jìn)程。直流無刷電機(jī)在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可以獲得較高的效率，更適合家電的需要，日本變頻空調(diào)的全直流化早已批量生產(chǎn)。我國的變頻壓縮機(jī)廠家已開始采用無刷直流電動(dòng)機(jī)來代替三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，并批量生產(chǎn)。以永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和室內(nèi)外風(fēng)機(jī)的所謂全直流化空調(diào)，更節(jié)能，更舒適。
此外，在特殊環(huán)境條件下，如潮濕、真空、有害物質(zhì)等場(chǎng)所，為提高系統(tǒng)的可靠性，采用無刷直流電動(dòng)機(jī)。其中，軍用和航天領(lǐng)域是無刷直流電動(dòng)機(jī)****得到應(yīng)用的領(lǐng)域。
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