产业用无刷直流电机(1).doc

1 产业用无刷直流电机(1) 摘要: 无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性, 同时也是频率变化的装置, 所以又名直流变频, 国际通用名词为 BLDC. 无刷直流电机的运转效率, 低速转矩, 转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好, 所以值得业界关注. 本产品已经生产超过 55kW, 可设计到 400kW, 可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。. 关键词: 无刷直流电机永磁同步电机直流变频钕铁硼 Abstract:Brushlessdirectcurrentmotorhasthesamedcmotoroutpu tcharacteristics,also ,higher efficiencyandbetter speedprecisionthananycontrolmodesoffrequencyconverterdrive introducecapacityupto400kWfortheindustrialapplication. Keywords:icsyn chronousmotor dFeB [ 中图分类号]TM921[ 文献标识码]B 文章编号 2 1561-0330(2003)06-00 1 无刷直流电动机简介无刷直流电动机的学名叫“无换向器电机”或“无整流子电机”, 是一种新型的无级变速电机, 它由一台同步电机和一组逆变桥所组成, 如图 1 所示。它具有直流电机那样良好的调速特性, 但是由於没有换向器, 因而可做成无接触式, 具有结构简单, 制造方便, 不需要经常性维护等优点, 是一种现想的变速电机。在工作原理上有二种不同的工作方式: (1) 直流无刷电机: 又称“无换向器电机交一直一交系统”或“直交系统”,如图1 所示。是将三相交流电源整流后变成直流, 再由逆变器转换成频率可调的交流电, 但是, 注意此处逆变器是工作在直流斩波方式。(2) 交流无刷电动机: 它是利用交- 交变频器向同步机供给交流电。(插图 1) 无刷直流电动机 BrushlessDirectCurrentMotor,BLDC, 采用方波自控式永磁同步电机, 以霍尔传感器取代碳刷换向器, 以钕铁硼作为转子的永磁材料; 产品性能超越传统直流电机的所有优点, 同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点, 数字式控制, 是当今最理想的调速电机( 参考下列美国能源部针对各种不同调速电机效率比较图). 3 本产品具有高效率, 高转矩, 高精度的三高特点; 同时具有体积小, 重量轻, 可作成各种体积形状, 是当今最高效率的调速电机, 与传统直流有刷电机比较, 或与交流变频调速比较均有更好的性能; 在牵引电机电瓶车 EV 行业, 取代传统直流有刷电机时除可以达到更高效率, 更高激活转矩等特性外, 由于采用方波驱动, 让铅酸蓄电池有时间修补电极板, 可以延长蓄电池的寿命, 提高约 倍的电池容量, 综合效率约可提高一倍左右的电池容量, 大大的改善了电瓶车的性能. 无刷直流电动机在先进国家已大量应用于军事、信息业(IT) 、办公设备(OA) 、家电业(HA) 、 DIY 手动工具、伺服系统、电动汽车、电瓶车、磁旋浮列车等; 经过本公司十多年的研究开发, 目前生产容量已经达 75kW, 设计容量可达 315kW, 可以满足产业自动化及流体机械、空调机械的节电驱动应用. 无刷直流电动机具有上述的三高特性, 非常适合使用在 24 小时连续运转的产业机械及空调冷冻主机、风机水泵、空气压缩机负载; 低速高转矩及高频繁正反转不发热的特性, 更适合应用于机床工作母机及牵引电机的驱动; 其稳速运转精度比直流有刷电机更高, 比矢量控制或直接转矩控制速度闭环的变频驱动还要高, 性能价格比更好, 是现代化调速驱动的最佳选择。由于本产品具有弹性的尺寸及不同的电气特性, 除通用型 G 系列, 高激活转矩 M 系列外, 每一种行业的应用都不尽相同, 4 因此用户订货前必须提出电气特性与机械尺寸的要求,图 2 示士出永磁无刷直流电动机与异步电动机变频变压的机械特性比较。图2 机械特性比较图 1 异步电动机变频变压 2 永磁无刷直流电动机( BLDCM ) 注: BLDCM 可在≤ Mmax 负载转矩下起动,可在 MN ≤M≤ Mmax 负载下短时运行,可在≤ MN 下长时运行。美国能源部对各种驱动电机效率的比较,如图 3 所示图3 美国能源部对各种驱动电机效率的比较 2- 无刷直流电动机的工作原理 基本工作原理无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法, 同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁