| 1 無刷直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介
無刷直流電動(dòng)機(jī)的學(xué)名叫“無換向器電機(jī)”或“無整流子電機(jī)”,是一種新型的無級(jí)變速電機(jī),它由一臺(tái)同步電機(jī)和一組逆變橋所組成,如圖1所示。它具有直流電機(jī)那樣良好的調(diào)速特性,但是由於沒有換向器,因而可做成無接觸式,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,不需要經(jīng)常性維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),是一種現(xiàn)想的變速電機(jī)。
在工作原理上有二種不同的工作方式：
(1)直流無刷電機(jī):又稱“無換向器電機(jī)交一直一交系統(tǒng)”或“直交系統(tǒng)”,如圖1所示。是將三相交流電源整流后變成直流，再由逆變器轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電,但是,注意此處逆變器是工作在直流斬波方式。
(2)交流無刷電動(dòng)機(jī):它是利用交-交變頻器向同步機(jī)供給交流電。
（插圖1）
無刷直流電動(dòng)機(jī)Brushless Direct Current Motor ,BLDC,采用方波自控式永磁同步電機(jī),以霍爾傳感器取代碳刷換向器,以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料;產(chǎn)品性能超越傳統(tǒng)直流電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又解決了直流電機(jī)碳刷滑環(huán)的缺點(diǎn),數(shù)字式控制,是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī)(參考下列美國(guó)能源部針對(duì)各種不同調(diào)速電機(jī)效率比較圖).
本產(chǎn)品具有高效率,高轉(zhuǎn)矩,高精度的三高特點(diǎn);同時(shí)具有體積小,重量輕,可作成各種體積形狀,是當(dāng)今最高效率的調(diào)速電機(jī),與傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)比較,或與交流變頻調(diào)速比較均有更好的性能;在牽引電機(jī)電瓶車EV行業(yè),取代傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)時(shí)除可以達(dá)到更高效率,更高激活轉(zhuǎn)矩等特性外,由于采用方波驅(qū)動(dòng),讓鉛酸蓄電池有時(shí)間修補(bǔ)電極板,可以延長(zhǎng)蓄電池的壽命,提高約1.3倍的電池容量,綜合效率約可提高一倍左右的電池容量,大大的改善了電瓶車的性能.
無刷直流電動(dòng)機(jī)在先進(jìn)國(guó)家已大量應(yīng)用于軍事、信息業(yè)(IT)、辦公設(shè)備(OA)、家電業(yè)(HA)、DIY手動(dòng)工具、伺服系統(tǒng)、電動(dòng)汽車、電瓶車、磁旋浮列車等;經(jīng)過本公司十多年的研究開發(fā),目前生產(chǎn)容量已經(jīng)達(dá)75kW,設(shè)計(jì)容量可達(dá)315kW,可以滿足產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化及流體機(jī)械、空調(diào)機(jī)械的節(jié)電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用.
無刷直流電動(dòng)機(jī)具有上述的三高特性,非常適合使用在24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)業(yè)機(jī)械及空調(diào)冷凍主機(jī)、風(fēng)機(jī)水泵、空氣壓縮機(jī)負(fù)載;低速高轉(zhuǎn)矩及高頻繁正反轉(zhuǎn)不發(fā)熱的特性，更適合應(yīng)用于機(jī)床工作母機(jī)及牽引電機(jī)的驅(qū)動(dòng);其穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)精度比直流有刷電機(jī)更高,比矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制速度閉環(huán)的變頻驅(qū)動(dòng)還要高,性能價(jià)格比更好,是現(xiàn)代化調(diào)速驅(qū)動(dòng)的****選擇。
由于本產(chǎn)品具有彈性的尺寸及不同的電氣特性,除通用型G系列,高激活轉(zhuǎn)矩M系列外,每一種行業(yè)的應(yīng)用都不盡相同,因此用戶訂貨前必須提出電氣特性與機(jī)械尺寸的要求，圖2示士出永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)變頻變壓的機(jī)械特性比較。
圖2 機(jī)械特性比較圖
1 異步電動(dòng)機(jī)變頻變壓2 永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）
注：BLDCM可在≤Mmax負(fù)載轉(zhuǎn)矩下起動(dòng)，可在MN≤M≤Mmax負(fù)載下短時(shí)運(yùn)行，可在≤MN下長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行。
美國(guó)能源部對(duì)各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率的比較，如圖3所示
圖3 美國(guó)能源部對(duì)各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率的比較
2-無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理
2.1 基本工作原理
無刷直流電動(dòng)機(jī)由同步電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。同步電動(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。而轉(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4所示：
主電路是一個(gè)典型的電壓型交—直—交電路，逆變器提供等幅等寬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1200的U、V、W方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號(hào)產(chǎn)生有效的6狀態(tài)編碼信號(hào)：101、100、110、010、011、001，通過邏輯組件處理產(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6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)600電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于600電角度空間位置，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)600電角度，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)。
2.2 無刷直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩
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=KtIav （N·m） (1)
電動(dòng)機(jī)兩相繞組反電勢(shì)的差正比于電動(dòng)機(jī)的角速度：
ELL=Keω （V） (2)
所以電動(dòng)機(jī)繞組中的平均電流為：
Iav=（Vm-ELL）/2Ra （A） (3)
其中，Vm=δ·VDC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)直流電動(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)的最高轉(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)態(tài)轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速相差在1%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10%左右，一般來說，無刷直流電動(dòng)機(jī)的力能指針（ηcosθ）比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)高12%-20%。
2.3 與異步電動(dòng)機(jī)的比較
. 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30年來針對(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，我公司推出得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)和普通變頻器售價(jià)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)。
3稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用
電動(dòng)機(jī)的控制實(shí)際上是轉(zhuǎn)矩控制，電動(dòng)機(jī)的體積大小決定于轉(zhuǎn)矩的大小，所以選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，除了有關(guān)安裝方式，防護(hù)等級(jí)以外，莫不以負(fù)載轉(zhuǎn)矩—穩(wěn)態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL和擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩ΔTL為中心來考慮電動(dòng)機(jī)的選用。
(1)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TM決定了電動(dòng)機(jī)的體積D2L
X TM=CMD2L
其中CM稱作電動(dòng)機(jī)常數(shù)，它和電動(dòng)機(jī)繞組絕緣等級(jí)、散熱條件等密切相關(guān)。
通常標(biāo)定的電動(dòng)機(jī)輸出功率PN是在額定轉(zhuǎn)速nN下連續(xù)輸出額定轉(zhuǎn)矩TN乘積關(guān)系，如果PN以（W）、T以（N·m）、nN以（r/min）表示，則
PN =0.1047TN·nN＝TN·ωN
ωN是電動(dòng)機(jī)的額定角速度， (rad/s)
所以，選用電動(dòng)機(jī)（特別是調(diào)速應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)）應(yīng)該說：在XX-XX轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩TN是多少，或者說：在****工作轉(zhuǎn)速為XXr/min電動(dòng)機(jī)額定功率是多少。
對(duì)一個(gè)調(diào)速比為D=nmax/nmin恒轉(zhuǎn)矩TL運(yùn)行的調(diào)速電動(dòng)機(jī)來說，它的輸出功率從Pmin=0.1047nminTL到Pmax=0.1047nmaxTL，如果D=100，則****和最小輸出功率之比為100:1。對(duì)于無刷直流電動(dòng)機(jī)來說，轉(zhuǎn)速增加后鐵耗和風(fēng)摩耗近似以轉(zhuǎn)速的平方關(guān)系增加，所以輸入功率增加比例更大。
(2) 負(fù)載的****轉(zhuǎn)矩
負(fù)載的等效轉(zhuǎn)矩，Teq不得超過電動(dòng)機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩，負(fù)載的****轉(zhuǎn)矩不得超過電動(dòng)機(jī)的允許過載轉(zhuǎn)矩, 如圖5所示。
(3) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
減速比i是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nM和負(fù)載轉(zhuǎn)速nL之比，在不計(jì)減速機(jī)構(gòu)效率時(shí)，兩方功率平衡TM·nM= TL·nL，所以i= nM/nL，i= TL/TM，減速機(jī)構(gòu)相當(dāng)于放大了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，減小了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL’和電動(dòng)機(jī)自身轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量JM之和是：JL’ + JM = JL/i2+JM ，如果負(fù)載質(zhì)量為m，以V為速度運(yùn)動(dòng)，則：
1/2mV2=1/2JLω2， JL=mV2/ω2
利用 JL’=JL/i2 , 得 JL’+JM=JL/i2+JM=J
(4) 減速比i的選擇
任何瞬時(shí)，以下方程都成立
TM=TL+Bω+J·dω/dt
其中TM是電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，TL是負(fù)載和庫(kù)侖轉(zhuǎn)矩之和，B是阻尼系數(shù)，J是系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，TL、B、J都是折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效資料，ω是電動(dòng)機(jī)的角速度。對(duì)于系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J大的系統(tǒng)宜選擇大減速比i的減速機(jī)構(gòu)。對(duì)于要求加速快而J又顯著較大時(shí)，宜選用i=√JL/JM，就是選擇i，使負(fù)載折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL’等于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM。過大的J·dω/dt容易引起負(fù)轉(zhuǎn)速波動(dòng)或震蕩，因此應(yīng)使ω緩變，避免ω突變；如果確需ω突變，則應(yīng)選用伺服型系統(tǒng)，而不應(yīng)選用任何一種類型的調(diào)速系統(tǒng)，如果J·dω/dt遠(yuǎn)大于TL、Bω，則在停機(jī)時(shí)，無刷電動(dòng)機(jī)將在發(fā)電機(jī)狀態(tài)工作，在這種狀態(tài)下，直流母線電壓會(huì)急劇增長(zhǎng)，危及功率器件。為此需在直流母線上增加過壓放電電路或使指令電壓Vc緩變，使ωM逐漸降到安全角速度再切斷速度指令。否則，需另加制動(dòng)器以適應(yīng)快速停轉(zhuǎn)的需要。對(duì)于頻繁啟動(dòng)或正反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)也應(yīng)遵守軟啟動(dòng)、軟停止、再啟動(dòng)的原則，并且要核算等效電流Ieq
Ieq=√∑Ii2·ti/∑ti ≤IN
(5) 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的高速同步旋轉(zhuǎn)
無刷直流電動(dòng)機(jī)適應(yīng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)中高速同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速相差不超過1%。這時(shí)需多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共享一個(gè)速度指令，對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)相距遠(yuǎn)時(shí)，需用V/f-f/V變換技術(shù)來傳遞速度指令，防止速度指令電平Vc在傳遞中因衰減不同而引起指令誤差。
(6) 恒張力（F）系統(tǒng)
恒張力（F）系統(tǒng)選用無刷直流電動(dòng)機(jī)作為卷繞機(jī)構(gòu)動(dòng)力時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速
ηmax= ，電動(dòng)機(jī)的****轉(zhuǎn)矩Tmax=F·Dmax/2，其中Dmin和Dmax對(duì)應(yīng)卷筒的最小和****直徑（m），V是卷繞物的線速度（m/min），F(xiàn)為恒張力（N），****轉(zhuǎn)矩Tmax（N·m），負(fù)載功率P=FV/60（W）。
4-無刷直流電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)
*容量范圍大:標(biāo)準(zhǔn)品可達(dá)400kW,更大容量可以訂制.
*電壓種類多:直流供電,交流高低電壓均不受限制.
*低頻轉(zhuǎn)矩大:低速可以達(dá)到理論轉(zhuǎn)矩輸出,激活轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到兩倍或更高.
*高精度運(yùn)轉(zhuǎn):不超過1 rpm.(不受電壓變動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)影響).
*高效率:所有調(diào)速裝置中效率最高,比傳統(tǒng)直流電機(jī)高出5~30%.
*調(diào)速范圍:簡(jiǎn)易型/通用型(1:10),高精度型(1:100),伺服型.
*過載容量高:負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動(dòng)在200%以內(nèi)輸出轉(zhuǎn)速不變.
*體積彈性大:實(shí)際比異步電機(jī)尺寸小,可以做成各種形狀.
*可設(shè)計(jì)成外轉(zhuǎn)子電機(jī)(定子旋轉(zhuǎn)).
*轉(zhuǎn)速?gòu)椥源?可以幾10轉(zhuǎn)到106轉(zhuǎn).
*制動(dòng)特性良好,可以選用四象限運(yùn)轉(zhuǎn).
*可設(shè)計(jì)成全密閉型,IP-54,IP-65,防爆型等均可.
*允許高頻度快速激活,電機(jī)不發(fā)燙.
*通用型產(chǎn)品安裝尺寸與一般異步電機(jī)相同,易于技術(shù)改造.
5二種電機(jī)在不同控制方式下的比較二種電機(jī)在不同控制方式下的效率比較。
6--依托無刷直流電動(dòng)機(jī)
無刷直流電動(dòng)機(jī)具有高效率,高精度,高轉(zhuǎn)矩三高特性,能夠輕松取代帶速反饋的進(jìn)口矢量控制變頻器(或直接轉(zhuǎn)矩控制),變頻電機(jī),直流有刷電機(jī)等;同時(shí)也可以取代不需高精度定位的伺服控制器,外形圖如圖6所示。是目前產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化與節(jié)電現(xiàn)代化的最重要驅(qū)動(dòng)裝置之一。.
無刷直流電機(jī)產(chǎn)品規(guī)范
容量范圍: ~ 400 kW
極 數(shù):2 ~ 48 極
電 壓:直流電壓,電瓶電壓,單相,三相交流高低壓可選.
頻 率:50,60,400 Hz ,直流.
框 號(hào):標(biāo)準(zhǔn)品45~355M,非標(biāo)產(chǎn)品歡迎訂制.
保護(hù)方式:IP-44/IP-54
速度指令:電位器,0~5V,4~20mA,RS-485
加減速時(shí)間:0.1 ~ 120S
絕緣等級(jí):B級(jí)絕緣(F極可選)
控制方式:PWM (載波頻率2~18 K Hz)
最低轉(zhuǎn)速:通用型150rpm,高精度型可更低.
最高轉(zhuǎn)速:100 ~ 30,000 rpm可選.
轉(zhuǎn)速精度:±1 rpm/最高轉(zhuǎn)速
調(diào)速范圍:1:10,高精度型1:100.
****轉(zhuǎn)矩:150%.
轉(zhuǎn)矩特性:恒轉(zhuǎn)矩輸出特性
激活轉(zhuǎn)矩:通用型:200%,電瓶車:400%,牽引電機(jī):600%.
制動(dòng)轉(zhuǎn)矩:20%以上,更高能力可選.
返饋裝置:三相霍爾(相差120°).高精度及伺服型用光碼盤.
基本功能:正反轉(zhuǎn),多段速度.
7--無刷直流電機(jī)與傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)的比較
無刷直流電機(jī)因?yàn)闆]有碳刷與換向器,所以沒有維修與保養(yǎng)的需要;由于采用永磁轉(zhuǎn)子,沒有激磁損耗的問題,綜合效率高出10~20%左右(依據(jù)功率大小而定),低速轉(zhuǎn)矩更大,激活轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定3倍,轉(zhuǎn)速精度可達(dá)1/3000,不受電壓與負(fù)載變動(dòng)的影響.電機(jī)可以做成密閉型或防塵防爆型等結(jié)構(gòu).因此能夠完全取代傳統(tǒng)有刷直流電機(jī),而且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用更低,沒有保養(yǎng)維修的煩惱，無刷直流與有刷直流及歐盟CEMED標(biāo)準(zhǔn)的效率比較請(qǐng)參見圖7。.
8 無刷直流電機(jī)與異步機(jī)加變頻器的比較
雖然當(dāng)今交流變頻調(diào)速非常普遍,但是變頻調(diào)速受限于異步電機(jī)的低效率,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩變小,諧波損耗大,速度變動(dòng)率大,動(dòng)態(tài)性能不佳等缺失;雖然采用速度死循環(huán)矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器時(shí)其可以滿足性能需要,但是購(gòu)置費(fèi)用偏高,而且異步電機(jī)的效率,功因,低速發(fā)熱仍然無法改善.
我們?cè)谧⑺軝C(jī)行業(yè)與變頻器節(jié)能改造作比較,無刷直流電機(jī)的綜合節(jié)電率比交流變頻要高出20%以上,注塑機(jī)沒有降低生產(chǎn)速度(變頻器降低約3%),電機(jī)溫升相差20℃.
在風(fēng)機(jī)水泵壓縮機(jī)的負(fù)載上應(yīng)用,功率--速度曲線實(shí)際上應(yīng)該達(dá)到三次方關(guān)系,但使用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)其曲線可能只有平方比例或稍差;采用無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)其曲線可以接近三次方曲線特性,節(jié)電效果更好.
典型高效率異步電機(jī)及變頻器驅(qū)動(dòng)后的效率曲線圖如圖8所示
圖8 效率曲線比較圖
①BLDCM （無刷直流電動(dòng)機(jī)）
②高效率異步機(jī)
③一般異步機(jī)
④無刷直流電機(jī)控制器
⑤變頻器
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