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直流无刷电机技术发展动向

时间:09-20 13:38 点击:74

无刷直流电机

    1、产品向专用化、多样化方向发展。

    几乎所有的直流无刷电机产品都是为特定用途设计制造的。试图生产一种通用系列直流无刷电机来适应千变万化的应用市场需求是不可能的。各厂商设计制造各种特殊结构、特定用途的直流无刷电机,在设计、结构和工艺新技术方面不断的革新,以适应不同整机市场的需求。

适应不同性能参数永磁材料,瓦型、环型表面粘接结构和各种不同设计嵌入式內磁体结构等新的转子磁路结构出现。出现各种外转子、轴向气隙、无齿槽结构电机、直线直流无刷电机等。


    2、通过结构和工艺革新,以生产自动化、规模化,使产品向低成本、低价格方向发展。

    由于电子换向电路的成本高于机械换向器,因而使直流无刷电机的成本及售价增加,直流无刷电机的价格是限制其应用扩展到民用产品领域的主要因素。针对国内外汽车行业、家电行业及办公自动化领域对低成本直流无刷电机需求量越来越大的现状,所研制的新型直流无刷电机目的,在于提供一种结构简单、制作容易、性能可靠、控制方便、成本低廉的直流无刷电机,以便适用于工业控制,特别是各类民用产品的领域。


    3、直流无刷电机设计方面,过去,直流无刷电机大多采用整数槽设计。近年,分数槽技术在直流无刷电机的应用日益增多。

    直流无刷电机采用分数槽技术的一些好处:

   (1)对于多极的直流无刷电机可采用较少的定子槽数,有利于槽满率的提高,进而提高直流无刷电机性能;同时,较少数目的元件数,可简化嵌线工艺和接线,有助于降低成本。

   (2)增加绕组的短(长)距和分布效应,改善反电动势波形的正弦性。

   (3)有可能得到线圈节距y=1设计(集中绕组),每个线圈只绕在一个齿上,缩短了线圈周长和绕组端部伸出长度,减低用铜量;各个线圈端部没有重叠,不必设相间绝缘。

   (4)有可能使用专用绕线机,直接将线圈绕在齿上,以取代传统嵌线工艺,提高工效。

   (5)提高直流无刷电机性能;槽满率的提高,线圈周长和绕组端部伸出长度的缩短,使直流无刷电机绕组电阻减小,铜损耗随之也减低,进而提高直流无刷电机效率和降低温升。

   (6)降低齿槽反应转矩,有利于减少振动和噪声。

    总之,分数槽技术的应用有利于直流无刷电机的节能、节材、小型化、轻量化、省工、生产自动化,从而可降低产品成本,增加产品竞争力。


    4、性能更加优越的DSP(数字信号处理器)电机控制器的应用增多。

    因运动控制系统是快速系统,由一个以DSP为基础的内核,配以直流无刷电机控制所需的外围功能电路,集成在单一芯片内,使价格大大降低、体积缩小、结构紧凑、使用便捷、可靠性提高,确保系统有更优越的控制性能。


    5、无位置传感器控制技术逐步完善。

    按照直流无刷电机的工作原理,必须有转子磁极位置信号来决定电子开关的换相。目前,大多数采用安装位置传感器(霍尔元件)方法来得到这些信号。它存在必须占用电机一些空间、安装位置对准、需较多引出线、影响可靠性等缺点。近来,采用DSP实现无位置传感器控制成为研究的热点,低成本DSP无位置传感器直流无刷电机已成为直流无刷电机的重要发展方向。


    6、正弦波控制方式更被关注。

    直流无刷电机的电子换相控制模式分为两大类:方波驱动和正弦波驱动。就其位置传感器和控制电路而言,方波驱动相对简单、价廉而得到广泛应用,是目前绝大多数直流无刷电机的驱动方式;正弦波驱动需要高分辨率位置传感器,如旋转变压器、光电编码器,控制电路相对复杂,成本较高。正弦波驱动是借助高分辨率位置传感器作用,以强制提供正弦波相电流为特征的直流无刷电机电子换相方法。与方波驱动相比,它具有低转矩波动、平滑的运动、小的可闻噪声和容 易利用超前角技术实现弱磁控制、拓宽调速范围等优点。

    直流无刷电机在计算机外围设备、办公自动化设备、白色和黑色家用电器中应用日益增多,人们对它们的噪声要求越来越苛刻。无传感器或只需简易位置传感器,以低转矩波动、平滑运动、小可闻噪声、成本适中而见长的新一代正弦化直流无刷电机及其驱动器将得到越来越广泛的应用,有良好的发展前景。


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