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直流無刷電機技術(shù)發(fā)展動向

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無刷直流電機

    1、產(chǎn)品向?qū)S没⒍鄻踊较虬l(fā)展。

    幾乎所有的直流無刷電機產(chǎn)品都是為特定用途設(shè)計制造的。試圖生產(chǎn)一種通用系列直流無刷電機來適應(yīng)千變?nèi)f化的應(yīng)用市場需求是不可能的。各廠商設(shè)計制造各種特殊結(jié)構(gòu)、特定用途的直流無刷電機,在設(shè)計、結(jié)構(gòu)和工藝新技術(shù)方面不斷的革新,以適應(yīng)不同整機市場的需求。

適應(yīng)不同性能參數(shù)永磁材料,瓦型、環(huán)型表面粘接結(jié)構(gòu)和各種不同設(shè)計嵌入式內(nèi)磁體結(jié)構(gòu)等新的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。出現(xiàn)各種外轉(zhuǎn)子、軸向氣隙、無齒槽結(jié)構(gòu)電機、直線直流無刷電機等。


    2、通過結(jié)構(gòu)和工藝革新,以生產(chǎn)自動化、規(guī)模化,使產(chǎn)品向低成本、低價格方向發(fā)展。

    由于電子換向電路的成本高于機械換向器,因而使直流無刷電機的成本及售價增加,直流無刷電機的價格是限制其應(yīng)用擴展到民用產(chǎn)品領(lǐng)域的主要因素。針對國內(nèi)外汽車行業(yè)、家電行業(yè)及辦公自動化領(lǐng)域?qū)Φ统杀局绷鳠o刷電機需求量越來越大的現(xiàn)狀,所研制的新型直流無刷電機目的,在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、性能可靠、控制方便、成本低廉的直流無刷電機,以便適用于工業(yè)控制,特別是各類民用產(chǎn)品的領(lǐng)域。


    3、在直流無刷電機設(shè)計方面,過去,直流無刷電機大多采用整數(shù)槽設(shè)計。近年,分?jǐn)?shù)槽技術(shù)在直流無刷電機的應(yīng)用日益增多。

    直流無刷電機采用分?jǐn)?shù)槽技術(shù)的一些好處:

   (1)對于多極的直流無刷電機可采用較少的定子槽數(shù),有利于槽滿率的提高,進(jìn)而提高直流無刷電機性能;同時,較少數(shù)目的元件數(shù),可簡化嵌線工藝和接線,有助于降低成本。

   (2)增加繞組的短(長)距和分布效應(yīng),改善反電動勢波形的正弦性。

   (3)有可能得到線圈節(jié)距y=1設(shè)計(集中繞組),每個線圈只繞在一個齒上,縮短了線圈周長和繞組端部伸出長度,減低用銅量;各個線圈端部沒有重疊,不必設(shè)相間絕緣。

   (4)有可能使用專用繞線機,直接將線圈繞在齒上,以取代傳統(tǒng)嵌線工藝,提高工效。

   (5)提高直流無刷電機性能;槽滿率的提高,線圈周長和繞組端部伸出長度的縮短,使直流無刷電機繞組電阻減小,銅損耗隨之也減低,進(jìn)而提高直流無刷電機效率和降低溫升。

   (6)降低齒槽反應(yīng)轉(zhuǎn)矩,有利于減少振動和噪聲。

    總之,分?jǐn)?shù)槽技術(shù)的應(yīng)用有利于直流無刷電機的節(jié)能、節(jié)材、小型化、輕量化、省工、生產(chǎn)自動化,從而可降低產(chǎn)品成本,增加產(chǎn)品競爭力。


    4、性能更加優(yōu)越的DSP(數(shù)字信號處理器)電機控制器的應(yīng)用增多。

    因運動控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),由一個以DSP為基礎(chǔ)的內(nèi)核,配以直流無刷電機控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內(nèi),使價格大大降低、體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高,確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。


    5、無位置傳感器控制技術(shù)逐步完善。

    按照直流無刷電機的工作原理,必須有轉(zhuǎn)子磁極位置信號來決定電子開關(guān)的換相。目前,大多數(shù)采用安裝位置傳感器(霍爾元件)方法來得到這些信號。它存在必須占用電機一些空間、安裝位置對準(zhǔn)、需較多引出線、影響可靠性等缺點。近來,采用DSP實現(xiàn)無位置傳感器控制成為研究的熱點,低成本DSP無位置傳感器直流無刷電機已成為直流無刷電機的重要發(fā)展方向。


    6、正弦波控制方式更被關(guān)注。

    直流無刷電機的電子換相控制模式分為兩大類:方波驅(qū)動和正弦波驅(qū)動。就其位置傳感器和控制電路而言,方波驅(qū)動相對簡單、價廉而得到廣泛應(yīng)用,是目前絕大多數(shù)直流無刷電機的驅(qū)動方式;正弦波驅(qū)動需要高分辨率位置傳感器,如旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器,控制電路相對復(fù)雜,成本較高。正弦波驅(qū)動是借助高分辨率位置傳感器作用,以強制提供正弦波相電流為特征的直流無刷電機電子換相方法。與方波驅(qū)動相比,它具有低轉(zhuǎn)矩波動、平滑的運動、小的可聞噪聲和容 易利用超前角技術(shù)實現(xiàn)弱磁控制、拓寬調(diào)速范圍等優(yōu)點。

    直流無刷電機在計算機外圍設(shè)備、辦公自動化設(shè)備、白色和黑色家用電器中應(yīng)用日益增多,人們對它們的噪聲要求越來越苛刻。無傳感器或只需簡易位置傳感器,以低轉(zhuǎn)矩波動、平滑運動、小可聞噪聲、成本適中而見長的新一代正弦化直流無刷電機及其驅(qū)動器將得到越來越廣泛的應(yīng)用,有良好的發(fā)展前景。


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