無刷直流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。由於無刷直流電動機是以自控式執行的,所以不會象變頻調速下過載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振盪和失步。 中小容量的無刷直流電動機的永磁體,現在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相非同步電動機縮小了一個機座號。
電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相非同步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置感測器。驅動器由功率電子器件和積體電路等構成,其功能是:接受電動機的啟動、停止、制動訊號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置感測器訊號和正反轉訊號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋訊號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等。
近三十年來針對非同步電動機變頻調速的研究,歸根到底是在尋找控制非同步電動機轉矩的方法,稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調速、小體積、高效率和穩態轉速誤差小等特點在調速領域顯現優勢。
無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC.無刷直流電機的運轉效率,低速轉矩,轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好,所以值得業界關注.本產品已經生產超過55kW,可設計到400kW,可以解決產業界節電與高效能驅動的需求。
無刷電機在中國的發展時間較短,便隨著技術的日益成熟與完善得到了迅猛發展。已在航模、醫療器械、家用電器、電動車等多個領域得到廣泛應用,並在深圳、長沙、上海等地形成初具規模產業鏈。如深圳偉業電機\長沙科達等一批專業廠商,在技術上不斷推進行業發展。
無刷電機背景資料
近幾年來,無刷電機成為在模型領域裡快速發展的一種動力。由於產量和價格的原因,過去幾年無刷電機多使用在中高檔航空模型中,現在由於機械加工技術的快速發展,無刷電機的生產成本下降許多,目前它正進入模型領域的各個層面,從電動遙控車到電動遙控船再到電動模型飛機,無處不在。
對無刷電機存在的誤區
很多人都見過模型用的無刷電機,他們使用的都是電池供電,所以很多人在知識上一直有這麼個誤區,以為無刷電機是直流電機,其實不然,無刷電機屬於交流電機,是三相交流永磁電機的一種,輸入模型無刷電機3根導線的電流是交流電,只不過這種交流電不是50HZ的市電正弦波,而是從無刷電機控制器(俗稱無刷電調)調製出來的三相交變矩形波,頻率比50HZ高很多,且隨電機轉速變化而變化。
無刷電機結構解析
結構上,無刷電機和有刷電機有相似之處,也有轉子和定子,只不過和有刷電機的結構相反;有刷電機的轉是線圈繞組,和動力輸出軸相連,定子是永磁磁鋼;無刷電機的轉子是永磁磁鋼,連同外殼一起和輸出軸相連,定子是繞組線圈,去掉了有刷電機用來交替變換電磁場的換向電刷,故稱之為無刷電機(Brushless motor),那現在就有問題了,沒有了電磁場的變換,如何讓無刷電機轉動呢?
無刷電機簡明執行原理
簡單而言,依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形,在繞組線圈周圍形成一個繞電機幾何軸心全轉的磁場,這個磁場驅動轉子上的永磁磁鋼轉動,電機就轉起來了,電機的效能和磁鋼數量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關,更與無刷電機的控制性能有很大關係,因為輸入的是直流電,電流需要電子調速器將其變成3相交流電,還需要從遙控器接收機那裡接收控制訊號,控制電機的轉速,以滿足模型使用需要。 總的來說,無刷電機的結構是比較簡單的,真正決定其使用效能的還是無刷電子調速器,好的電子調速器需要有微控制器控制程式設計、電路設計、複雜加工工藝等過程的總體控制,所以價格要比有刷電機高出很多。
模型無刷與有刷電機效能比較
有刷電機的缺點 模友們可能覺得奇怪,怎麼一上來就挑有刷的毛病;呵呵,我把下面的缺點說出來,大家就知道有刷電機的毛病不小了。
1、摩擦大,損耗大
老模友們在以前玩有刷電機的時候都碰到這個問題,那就是使用電機一段時間以後,需要開啟電機來清理電機的碳刷,費時費力,維護強度不亞於來一次家庭大掃除。
2、發熱大,壽命短
由於有刷電機的結構原因,電刷和換向器的接觸電阻很大,造成電機整體電阻較大,容易發熱,而永磁體是熱敏元件,如果溫度太高的話,磁鋼是會退磁的,使電機效能下降,影響有刷電機的壽命。
3、效率低,輸出功率小
上面說到的有刷電機發熱問題,很大程度是因為電流做功在電機內部電阻上了,所以電能有很大程度轉化為了熱能,所以有刷電機的輸出功率不大,效率也不高。
無刷電機的優點
1、無電刷、低干擾
無刷電機去除了電刷,最直接的變化就是沒有了有刷電機運轉時產生的電火花,這樣就極大減少了電火花對遙控無線電裝置的干擾。
2、噪音低,運轉順暢
無刷電機沒有了電刷,運轉時摩擦力大大減小,執行順暢,噪音會低許多,這個優點對於模型執行穩定性是一個巨大的支援。
3、壽命長,低維護成本
少了電刷,無刷電機的磨損主要是在軸承上了,從機械角度看,無刷電機幾乎是一種免維護的電動機了,必要的時候,只需做一些除塵維護即可。 上下一比較,就知道無刷電機相對於有刷電機的優勢在哪裡了,但是萬事都不是絕對的,有刷電機低速扭力效能優異、轉矩大等效能特點是無刷電機不可替代的,不過就無刷電機的使用方便性來看,隨著無刷控制器的成本下降趨勢和國內外無刷技術的發展與市場競爭,無刷動力系統正在高速的發展與普及階段重,這也極大促進了模型運動的發展。
模型無刷電機的引數指標,除了外形尺寸(外徑、長度、軸徑等)、重量、電壓範圍、空載電流、最大電流等引數外,還少不了一個重要指標--KV值,這個數值是無刷電機獨有的一個性能引數,是判斷無刷電機效能特點的一個重要資料。
無刷直流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。由於無刷直流電動機是以自控式執行的,所以不會象變頻調速下過載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振盪和失步。 中小容量的無刷直流電動機的永磁體,現在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相非同步電動機縮小了一個機座號。
電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相非同步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置感測器。驅動器由功率電子器件和積體電路等構成,其功能是:接受電動機的啟動、停止、制動訊號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置感測器訊號和正反轉訊號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋訊號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等。
近三十年來針對非同步電動機變頻調速的研究,歸根到底是在尋找控制非同步電動機轉矩的方法,稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調速、小體積、高效率和穩態轉速誤差小等特點在調速領域顯現優勢。
無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC.無刷直流電機的運轉效率,低速轉矩,轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好,所以值得業界關注.本產品已經生產超過55kW,可設計到400kW,可以解決產業界節電與高效能驅動的需求。
無刷電機在中國的發展時間較短,便隨著技術的日益成熟與完善得到了迅猛發展。已在航模、醫療器械、家用電器、電動車等多個領域得到廣泛應用,並在深圳、長沙、上海等地形成初具規模產業鏈。如深圳偉業電機\長沙科達等一批專業廠商,在技術上不斷推進行業發展。
無刷電機背景資料
近幾年來,無刷電機成為在模型領域裡快速發展的一種動力。由於產量和價格的原因,過去幾年無刷電機多使用在中高檔航空模型中,現在由於機械加工技術的快速發展,無刷電機的生產成本下降許多,目前它正進入模型領域的各個層面,從電動遙控車到電動遙控船再到電動模型飛機,無處不在。
對無刷電機存在的誤區
很多人都見過模型用的無刷電機,他們使用的都是電池供電,所以很多人在知識上一直有這麼個誤區,以為無刷電機是直流電機,其實不然,無刷電機屬於交流電機,是三相交流永磁電機的一種,輸入模型無刷電機3根導線的電流是交流電,只不過這種交流電不是50HZ的市電正弦波,而是從無刷電機控制器(俗稱無刷電調)調製出來的三相交變矩形波,頻率比50HZ高很多,且隨電機轉速變化而變化。
無刷電機結構解析
結構上,無刷電機和有刷電機有相似之處,也有轉子和定子,只不過和有刷電機的結構相反;有刷電機的轉是線圈繞組,和動力輸出軸相連,定子是永磁磁鋼;無刷電機的轉子是永磁磁鋼,連同外殼一起和輸出軸相連,定子是繞組線圈,去掉了有刷電機用來交替變換電磁場的換向電刷,故稱之為無刷電機(Brushless motor),那現在就有問題了,沒有了電磁場的變換,如何讓無刷電機轉動呢?
無刷電機簡明執行原理
簡單而言,依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形,在繞組線圈周圍形成一個繞電機幾何軸心全轉的磁場,這個磁場驅動轉子上的永磁磁鋼轉動,電機就轉起來了,電機的效能和磁鋼數量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關,更與無刷電機的控制性能有很大關係,因為輸入的是直流電,電流需要電子調速器將其變成3相交流電,還需要從遙控器接收機那裡接收控制訊號,控制電機的轉速,以滿足模型使用需要。 總的來說,無刷電機的結構是比較簡單的,真正決定其使用效能的還是無刷電子調速器,好的電子調速器需要有微控制器控制程式設計、電路設計、複雜加工工藝等過程的總體控制,所以價格要比有刷電機高出很多。
模型無刷與有刷電機效能比較
有刷電機的缺點 模友們可能覺得奇怪,怎麼一上來就挑有刷的毛病;呵呵,我把下面的缺點說出來,大家就知道有刷電機的毛病不小了。
1、摩擦大,損耗大
老模友們在以前玩有刷電機的時候都碰到這個問題,那就是使用電機一段時間以後,需要開啟電機來清理電機的碳刷,費時費力,維護強度不亞於來一次家庭大掃除。
2、發熱大,壽命短
由於有刷電機的結構原因,電刷和換向器的接觸電阻很大,造成電機整體電阻較大,容易發熱,而永磁體是熱敏元件,如果溫度太高的話,磁鋼是會退磁的,使電機效能下降,影響有刷電機的壽命。
3、效率低,輸出功率小
上面說到的有刷電機發熱問題,很大程度是因為電流做功在電機內部電阻上了,所以電能有很大程度轉化為了熱能,所以有刷電機的輸出功率不大,效率也不高。
無刷電機的優點
1、無電刷、低干擾
無刷電機去除了電刷,最直接的變化就是沒有了有刷電機運轉時產生的電火花,這樣就極大減少了電火花對遙控無線電裝置的干擾。
2、噪音低,運轉順暢
無刷電機沒有了電刷,運轉時摩擦力大大減小,執行順暢,噪音會低許多,這個優點對於模型執行穩定性是一個巨大的支援。
3、壽命長,低維護成本
少了電刷,無刷電機的磨損主要是在軸承上了,從機械角度看,無刷電機幾乎是一種免維護的電動機了,必要的時候,只需做一些除塵維護即可。 上下一比較,就知道無刷電機相對於有刷電機的優勢在哪裡了,但是萬事都不是絕對的,有刷電機低速扭力效能優異、轉矩大等效能特點是無刷電機不可替代的,不過就無刷電機的使用方便性來看,隨著無刷控制器的成本下降趨勢和國內外無刷技術的發展與市場競爭,無刷動力系統正在高速的發展與普及階段重,這也極大促進了模型運動的發展。
模型無刷電機的引數指標,除了外形尺寸(外徑、長度、軸徑等)、重量、電壓範圍、空載電流、最大電流等引數外,還少不了一個重要指標--KV值,這個數值是無刷電機獨有的一個性能引數,是判斷無刷電機效能特點的一個重要資料。