1.稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.1無刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）由電動(dòng)機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
1.2電動(dòng)機(jī)的定子繞組做成三相對(duì)稱星行接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由釹鐵硼永磁材料構(gòu)成。在定轉(zhuǎn)子形成的氣隙中產(chǎn)生N-S級(jí)相間的方波磁場(chǎng)，所以也把這種電動(dòng)機(jī)稱為“方波電動(dòng)機(jī)”。為了使電動(dòng)機(jī)繞組準(zhǔn)確換向，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器，作為轉(zhuǎn)子極性的位置信號(hào)
1.3驅(qū)動(dòng)器組成：
作為控制中樞的單片子；
作為電子換向的由IGBT或MOSFET構(gòu)成的逆變橋；
作為電壓型交一直一交主電路的整流、濾波單位；
作為人機(jī)接口的鍵盤和數(shù)字顯示單位；
作為控制、驅(qū)動(dòng)電源的開關(guān)電源。
2.無刷直流電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)
2.1高效率：無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上既無銅耗也無鐵耗，其效率比同容量異步電動(dòng)機(jī)提高5percent-12percent。
2.2功率因子高：無刷直流電動(dòng)機(jī)無需從電網(wǎng)吸取激磁電流，功率因子接近1。
2.3啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流�。簾o刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性與他激直流電動(dòng)機(jī)樞控時(shí)相應(yīng)特性類似，所以它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小，調(diào)節(jié)范圍寬，但沒有因電刷換向器引起的缺點(diǎn)，電子換向取代了機(jī)械換向。
2.4電動(dòng)機(jī)出力高：該電動(dòng)機(jī)的體積和****工作轉(zhuǎn)速相同時(shí)，較異步電動(dòng)機(jī)輸出功率提高30percent。
2.5適應(yīng)性強(qiáng)：電源電壓偏離額定值+10percent或-15percent，環(huán)境溫度相差40K以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩從0—100percent額定轉(zhuǎn)矩波動(dòng)時(shí)，無刷直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)偏差，不大于設(shè)定轉(zhuǎn)速±1percent。
2.6無刷直流電動(dòng)機(jī)是一種自控式調(diào)速系統(tǒng)，它無需像普通同步電動(dòng)機(jī)那樣需要啟動(dòng)繞組；在負(fù)載突變時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生振蕩和失步。
2.7 無刷直流電動(dòng)機(jī)具有直流電動(dòng)機(jī)特性、交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。
2.8 無刷直流電動(dòng)機(jī)適合長(zhǎng)期低速運(yùn)轉(zhuǎn)、頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合，這是變頻調(diào)速器拖動(dòng)Y系列電動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的。
產(chǎn)品簡(jiǎn)介:
ZWS稀土永磁無刷直流電機(jī)以高性能稀土永磁材料作轉(zhuǎn)子材料，以位置傳感器取代碳刷換向器，以電子控制線路實(shí)現(xiàn)電子換向。它保留了傳統(tǒng)直流電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和故障率高的缺點(diǎn)。
● 轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；
● 調(diào)速精度高，調(diào)速范圍廣，過栽能力強(qiáng)；
● 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，響應(yīng)速度快；體積小、重量輕、比功率（既功率、體積之比）大；
● 制動(dòng)特性良好；
● 效率高，沒有勵(lì)磁功率和碳刷、滑環(huán)之間摩擦的機(jī)械損耗，是節(jié)能產(chǎn)品；
● 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，維修與保養(yǎng)簡(jiǎn)單；
● 耐顛簸震動(dòng)，噪音更低，震動(dòng)更小，運(yùn)轉(zhuǎn)更平滑，壽命更長(zhǎng)；
● 沒有無線電干擾，沒有電刷摩擦產(chǎn)生的火花，特別適合于爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域，適合于惡劣工作環(huán)境，適合于高頻度快速啟動(dòng) 等應(yīng)用場(chǎng)合；
● 防護(hù)等級(jí)：IP-54，IP-55；
● 轉(zhuǎn)速達(dá)到很高（60000轉(zhuǎn)/分鐘）。
工作原理:
無刷直流電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
● 電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。無刷直流電動(dòng)機(jī)的原理簡(jiǎn)圖如圖一所示：
主電路是一個(gè)典型的電壓型交-直-交電路，逆變器提供等幅等頻5-26KHZ調(diào)制波的對(duì)稱交變矩形波。永磁體N-S交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差120°的U、V、W方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號(hào)產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號(hào)：101、100、110、010、011、001，通過邏輯組建處理產(chǎn)生T1-T4導(dǎo)通、T1-T6導(dǎo)通、T3-T6導(dǎo)通、T3-T2導(dǎo)通、T5-T2導(dǎo)通、T5-T4導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對(duì)N-S極，T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次改變一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸線在空間轉(zhuǎn)動(dòng)60°電度角，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于60°電度角空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器U、V、W按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸再前進(jìn)60°電度角，如此循環(huán)，無刷直流電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。正因?yàn)闊o刷直流電動(dòng)機(jī)的換向是自身產(chǎn)生的，而不是由逆變器強(qiáng)制換向的，所以也稱作自控式同步電動(dòng)機(jī)。
● 無刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場(chǎng)軸線位置超前轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線位置，所以不論轉(zhuǎn)子的起始位置處在何處，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)瞬間就會(huì)產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需另設(shè)啟動(dòng)繞組。由于定子磁場(chǎng)軸線可視作同轉(zhuǎn)子軸線垂直，在鐵芯不飽和的情況下，產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩與繞組電流成正比，這正是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電流-轉(zhuǎn)矩特性。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩正比于繞組平均電流；TM=Ktlav(N?M)電動(dòng)機(jī)兩相組反電勢(shì)的差比于電動(dòng)機(jī)的角速度；ELL=Keω(V)所以電動(dòng)機(jī)繞組中的平均電流為：Iav=(Vm-ELL)/2Ra(A)其中，Vm是加在電動(dòng)機(jī)線間電壓平均值，VDC是直流母線電壓，δ是調(diào)制波的占空比，Ra為每相繞組電阻。由此可以得到直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：Tm=δ?(VDC?Kt/2Ra)-Kt?(Keω/2Ra)Kt、Ke是電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)，ω為電動(dòng)機(jī)的角速度(rad/s)，所以，在一定的ω時(shí)，改變占空比δ，就可以線性地改變電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，得到與他勵(lì)支流電動(dòng)機(jī)電樞電壓控制相同的控制特性和機(jī)械特性。無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定，取決于速度指令Vc的高低，如果速度指令****值為+5V對(duì)應(yīng)的****轉(zhuǎn)速：Vc(max)ón max,那么，+5V以下任何電平即對(duì)應(yīng)相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速n，這就實(shí)現(xiàn)了變速設(shè)定。當(dāng)Vc設(shè)定以后，無論是負(fù)載變化、電源電壓變化，還是環(huán)境溫度變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于指令轉(zhuǎn)速時(shí)，反饋電壓Vfb變小，調(diào)制波的占空比δ就會(huì)變大，電樞電流變大，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大而產(chǎn)生加速度，直到電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相等為止；反之，如果電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速比指令轉(zhuǎn)速高時(shí)，δ減小，Tm減小。發(fā)生減速度，直至實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相等為止�？梢哉f，無刷直流電動(dòng)機(jī)在允許的電網(wǎng)波動(dòng)范圍內(nèi)，在允許的過載能力以下，其穩(wěn)定轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相差在1percent左右，并可以實(shí)現(xiàn)在調(diào)速范圍內(nèi)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁來源于永磁體，所以不象異步機(jī)那樣需要從電網(wǎng)吸取勵(lì)磁電流；由于轉(zhuǎn)子中無交變磁通，其轉(zhuǎn)子上既無銅耗又無鐵耗，所以效率比同容量異步電動(dòng)機(jī)高10percent左右，一般來說，無刷直流電動(dòng)機(jī)的能力指針（ηcosθ）比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)高12percent-20percent。
● 由于無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電動(dòng)機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(Nd-fe-B)材料。因此，稀土永磁無刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。近三十年針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，而無刷直流電動(dòng)機(jī)的電流或電樞的端電壓，就是直接控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的物理量。過去，由于稀土永磁體價(jià)格比較高等因素，限制了稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，但是隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，其價(jià)格已迅速下降，例如，我公司推出推出BS系列無刷直流電動(dòng)機(jī)的售價(jià)已與異步電動(dòng)機(jī)和普通變頻器價(jià)格之和相差無幾。稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。
使用****日本原裝大功率無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片研發(fā)出的大功率無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，****電流可達(dá)30A。
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