選用永磁無刷直流電動機的一般原則
永磁無刷直流電機永磁無刷直流電動機是由一塊或多塊永磁體建立磁場的直流電動機,其性能與恒定勵磁電流的他勵直流電動機相似,可以由改變電樞電壓來方便地調速。與他勵式直流電動機相比,具有體積小、效率高、結構簡單、用銅量少等優點,是小功率直流電動機的主要類型。
永磁無刷直流電動機的基本原理
永磁無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。
1. 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成,其功能是:接受電動機的啟動、停止、制動信號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等
主電路是一個典型的電壓型交-直-交電路,逆變器提供等幅等頻5-26KHZ調制波的對稱交變矩形波。
永磁體N-S交替交換,使位置傳感器產生相位差120°的U、V、W方波,結合正/反轉信號產生有效的六狀態編碼信號:101、100、110、010、011、001,通過邏輯組件處理產生T1-T4導通、T1-T6導通、T3-T6導通、T3-T2導通、T5-T2導通、T5-T4導通,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,這樣轉子每轉過一對N-S極,T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態的依次導通。每種狀態下,僅有兩相繞組通電,依次改變一種狀態,定子繞組產生的磁場軸線在空間轉動60°電角度,轉子跟隨定子磁場轉動相當于60°電角度空間位置,轉子在新位置上,使位置傳感器U、V、W按約定產生一組新編碼,新的編碼又改變了功率管的導通組合,使定子繞組產生的磁場軸再前進60°電角度,如此循環,永磁直流電機將產生連續轉矩,拖動負載作連續旋轉。正因為永磁直流電機的換向是自身產生的,而不是由逆變器強制換向的,所以也稱作自控式同步電動機。
2. 永磁無刷直流電機的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場軸線位置超前轉子磁場軸線位置,所以不論轉子的起始位置處在何處,電動機在啟動瞬間就會產生足夠大的啟動轉矩,因此轉子上不需另設啟動繞組。
選用永磁無刷直流電動機的一般原則:
宜優先選用效率高、價格便宜、溫升低的鐵氧體永磁直流電動機。只有當對性能要求嚴格、體積小、環境溫度較高時才考慮選用鋁鎳鈷永磁直流電動機或稀土永磁直流電動機。
(2)合理選擇電動機的功率
電動機輸出的最大功率是有限度的,如果電動機的功率選擇過小,負載超過了電動機的額定輸出功率就會發生電動機過載,過載時會出現電動機發熱、振動、轉速下降、聲音異常等現象,嚴重過載時,將會燒毀電動機。而功率過大,則會造成經濟浪費。因此合理選擇電動機的功率是很重要的。
(3)規格選擇
往往由于實際生產的產品規格不多,給選用產品增加困難。在選擇產品規格時可考慮:在電源電壓可調的場合,可按實際需要選擇轉矩、轉速與產品相應的額定值接近的規格,通過改變電壓得到所需轉速;在電源電壓固定的場合,如果沒有適當規格的產品可供選用時,可先按轉矩選擇適當規格,而產品的電壓與轉速之間可作適當調整。
二、永磁無刷直流電動機在應用時應注意:
(1)如果產品沒有特別說明,一般情況下(例如鋁鎳鈷永磁直流電動機或鐵氧體永磁直流電動機)永磁直流電動機都不允許在額定電壓下反接制動運行,否則會造成永磁體退磁;如確有必要作這種方式運行時,要加限流電阻,以限制電流過大。
(2)按以下步驟對電機好壞進行初步的檢查:
首先檢查電機的外觀:應無劃痕、碰傷和涂鍍層脫落;然后轉動轉軸,應能靈活轉動,無明顯的卡殼現象。檢查電動機的接線是否牢固,并通電運行。電動機在旋轉的過程中應不存在著摩擦,其中最突出的是軸承摩擦。軸承磨損后會發出不正常聲音,出現局部過熱溫升現象。
(3)更換電刷時,要清理周圍的電炭粉塵,并用酒精、汽油清洗換向器,換用新電刷時,要注意先進行空載磨合。
(4)注意電動機因電流過大、溫度變化及拆裝時磁路開路而引起的永磁體退磁,尤其對于鋁鎳鈷永磁電動機,拆裝時要對永磁磁路進行磁短路保護,否則退磁后要另外充磁。
永磁無刷直流電動機的基本原理
永磁無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。
1. 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成,其功能是:接受電動機的啟動、停止、制動信號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等
主電路是一個典型的電壓型交-直-交電路,逆變器提供等幅等頻5-26KHZ調制波的對稱交變矩形波。
永磁體N-S交替交換,使位置傳感器產生相位差120°的U、V、W方波,結合正/反轉信號產生有效的六狀態編碼信號:101、100、110、010、011、001,通過邏輯組件處理產生T1-T4導通、T1-T6導通、T3-T6導通、T3-T2導通、T5-T2導通、T5-T4導通,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,這樣轉子每轉過一對N-S極,T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態的依次導通。每種狀態下,僅有兩相繞組通電,依次改變一種狀態,定子繞組產生的磁場軸線在空間轉動60°電角度,轉子跟隨定子磁場轉動相當于60°電角度空間位置,轉子在新位置上,使位置傳感器U、V、W按約定產生一組新編碼,新的編碼又改變了功率管的導通組合,使定子繞組產生的磁場軸再前進60°電角度,如此循環,永磁直流電機將產生連續轉矩,拖動負載作連續旋轉。正因為永磁直流電機的換向是自身產生的,而不是由逆變器強制換向的,所以也稱作自控式同步電動機。
2. 永磁無刷直流電機的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場軸線位置超前轉子磁場軸線位置,所以不論轉子的起始位置處在何處,電動機在啟動瞬間就會產生足夠大的啟動轉矩,因此轉子上不需另設啟動繞組。
選用永磁無刷直流電動機的一般原則:
(1)類型的選擇
宜優先選用效率高、價格便宜、溫升低的鐵氧體永磁直流電動機。只有當對性能要求嚴格、體積小、環境溫度較高時才考慮選用鋁鎳鈷永磁直流電動機或稀土永磁直流電動機。(2)合理選擇電動機的功率
電動機輸出的最大功率是有限度的,如果電動機的功率選擇過小,負載超過了電動機的額定輸出功率就會發生電動機過載,過載時會出現電動機發熱、振動、轉速下降、聲音異常等現象,嚴重過載時,將會燒毀電動機。而功率過大,則會造成經濟浪費。因此合理選擇電動機的功率是很重要的。
(3)規格選擇
往往由于實際生產的產品規格不多,給選用產品增加困難。在選擇產品規格時可考慮:在電源電壓可調的場合,可按實際需要選擇轉矩、轉速與產品相應的額定值接近的規格,通過改變電壓得到所需轉速;在電源電壓固定的場合,如果沒有適當規格的產品可供選用時,可先按轉矩選擇適當規格,而產品的電壓與轉速之間可作適當調整。
二、永磁無刷直流電動機在應用時應注意:
(1)如果產品沒有特別說明,一般情況下(例如鋁鎳鈷永磁直流電動機或鐵氧體永磁直流電動機)永磁直流電動機都不允許在額定電壓下反接制動運行,否則會造成永磁體退磁;如確有必要作這種方式運行時,要加限流電阻,以限制電流過大。
(2)按以下步驟對電機好壞進行初步的檢查:
首先檢查電機的外觀:應無劃痕、碰傷和涂鍍層脫落;然后轉動轉軸,應能靈活轉動,無明顯的卡殼現象。檢查電動機的接線是否牢固,并通電運行。電動機在旋轉的過程中應不存在著摩擦,其中最突出的是軸承摩擦。軸承磨損后會發出不正常聲音,出現局部過熱溫升現象。
(3)更換電刷時,要清理周圍的電炭粉塵,并用酒精、汽油清洗換向器,換用新電刷時,要注意先進行空載磨合。
(4)注意電動機因電流過大、溫度變化及拆裝時磁路開路而引起的永磁體退磁,尤其對于鋁鎳鈷永磁電動機,拆裝時要對永磁磁路進行磁短路保護,否則退磁后要另外充磁。
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