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无刷直流电机的组成结构和特点

时间:05-21 19:21 点击:53

无刷直流电机是随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电机。它是现代工业设备中重要的运动部件。无刷直流电机以法拉第的电磁感应定律为基础,而又以新兴的电力电子技术、数字电子技术和各种物理原理为后盾,具有很强的生命力。

无刷直流电机主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器(可有可无)的结构组成。

 

一、定

无刷直流电机定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成。每个冲槽内都有一定的线圈组成了绕组,从传统意义上讲,无刷直流电机的定子和感应电机的定子有点类似,不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的无刷直流电机定子有3个呈星行排列的绕组。每个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成。偶数个绕组分布在定子的周围组成了偶数个磁极。

无刷直流电机内部结构

无刷直流电机的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组。它们的根本区别在于绕组不同的连接方式使它们产生的反电动势不同,分别呈现梯形和正弦波形,故用此命名。

无刷直流电机梯形波和正弦波反电动势

 

二、转子

无刷直流电机转子是2~8对永磁体按照N极和S极交替排列在转子周围构成的(内转子型)。如果是外转子型无刷直流电机,那么就是贴在转子内壁。

可见,无刷直流电机和直流电机有着很多共同点,定子和转子的结构差不多(原来的定子变为转子,转子变为定子),绕组的连线也基本相同。但是,结构上它们有一个明显的区别:无刷直流电机没有直流电机中的换向器和电刷,取而代之的是位置传感器。这样,电机结构就相对简单,降低了电机的制造和维护成本,但无刷直流电机不能自动换向(相),牺牲的代价是电机控制器成本的提高(如同样是三相直流电机,有刷直流电机的驱动桥需要4只功率管,而无刷直流电机的驱动桥则需要6只功率管)。

无刷直流电机转子磁极排布

无刷直流电机最大特点是没有换向器和电刷组成的机械接触机构。因此,无刷直流电机没有换向火花,寿命长,运行可靠,维护简便。此外,其转速不受机械换向的限制。如采用磁悬浮轴承或空气轴承等,可实现每分钟几万到几十万转的超高转速运行。

 

无刷直流电机具有以下的特点:

1、无刷直流电机的外特性好,能够在低速下输出大转矩,使得它可以提供大的启动转矩;

2、无刷直流电机的速度范围宽,任何速度下都可以全功率运行;

3、无刷直流电机的效率高、过载能力强,使得它在拖动系统中有出色的表现;

4、无刷直流电机的再生制动效果好,由于它的转子是永磁材料,制动时电机可以进入发电机状态;

5、无刷直流电机的体积小,功率密度高;

6、无刷直流电机无机械换向器,采用全封闭式结构,可以防止尘土进入电机内部,可靠性高;

7、无刷直流电机比异步电机的驱动控制简单。

 

由于无刷直流电机具有上述一系列特点,因此,它的用途比有刷直流电机更加广泛,尤其适用于航空航天、电子设备、采矿、化工等特殊工业部门。


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