产品介绍

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　　电机转速小于定子磁场的同步转速，由于内部构造的不同，其如果同步磁场的转速，就不会产生驱动力了！

　　感应电动机：在定子回路中通入三相交流电，三相不断变换，进而形成的磁场方向不断变化，从而转子想当于作了切割磁感线的动作，进而形成感应电流，产生力，推动其转动。

　　接入220V，单相电；定子上有两相绕组，在空间互差90°电角度，一相为主绕组，又称为运行绕组；另一相为副绕组，又称起动绕组。转子采用普通鼠笼式转子结构一相绕组单独通入交流电流时，产生的磁动势。两相绕组同时通入相位不同的交流电流时，在电机中产生的磁动势一般为椭圆旋转磁动势，特殊情况下可为圆形旋转磁动势。

　　也是单相电机，通入220V单相电，内部有两个绕组,一个主绕组,一个副绕组,其副绕组为罩极环,用于产生一个与主磁场有相位差的罩极磁场,两个磁场相互作用形成旋转磁场

　　交流换向器电动机：电机通入交流电，经过换向器，换向器将其原始波形 处理成 半个波形，也就是正弦的一半，原理也是电磁感应！

　　属于单相交流换向器电动机，定子绕组由单相电源供电，转子为一个借电刷短接的带有换向器的电枢绕组。当电刷从几何中线逆时针偏离时，转子顺时针转动；当电刷从几何中线顺时针偏离时，转子逆时针转动。因为有这种转向与电刷偏离方向相反的现象，故称为推斥电动机

　　1）它们的电动机都是永磁电动机，转子由永磁体组成基本结构，定子安放有多相交流绕组；2）都是由永久磁铁转子和定子的交流电流相互作用产生电机的转矩；3）在绕组中的定子电流必须与转子位置反馈同步；4）转子位置反馈信号可以来自转子位置传感器，或者像在一些无传感器控制方式那样通过检侧电机相绕组的反电动势等方法得到。

　　1）反电势不同， PMSM具有正弦波反电势，而BLDC具有梯形波反电势；2）定子绕组分布不同， PMSM采用短距分布绕组，有时也采用分数槽或正弦绕组，以进一步减小纹波转矩；而BLDC采用整距集中绕组。3）运行电流不同，为产生恒定电磁转矩，PMSM为正弦波定子电流； BLDC为矩形波电流。4）永磁体形状不同， PMSM永磁体形状呈抛物线形，在气隙中产生的磁密尽量呈正弦波分布；BLDC永磁体形状呈瓦片形，在气隙中产生的磁密呈梯形波分布。5）运行方式不同， PMSM采用三相同时工作，每相电流相差120°电角度，要求有位置传感器。BLDC采用绕组两两导通，每相导通120°电角度，每60°电角度换相，只需要换相点位置检测。正是这些不同之处，使得在对PMSM和BLDCM的控制方法、控制策略和控制电路上有很大差别。

　　图2.永磁同步VS无刷直流因设计上和控制上存在区别，导致PMSM和BLDC特性也不同，性能对比如下：1）转矩波动转矩脉动是机电伺服系统的最大问题, 它直接影响精确的位置控制和高性能的速度控制很困难。在高速情况下， 转子惯量可以过滤掉转矩波动。但在低速和直接驱动应用场合， 转矩波动将严重影响系统性能， 将使系统的精度和重复性恶化。而空间精密机电伺服系统绝大多数工作在低速场合，因此电机转矩脉动问题是影响系统性能的关键因素之一。PMSM和BLDCM都存在转矩脉动问题。转矩脉动主要有以下几个原因造成：齿槽效应和磁通畸变、电流换相引起的转矩及机械加工制造引起的转矩。2）功率密度在机器人和空间作动器等高性能指标应用场合， 对于给定的输出功率， 要求电机重量越小越好。功率密度受电机散热能力即电机定子表面积的限制。对于永磁电机， 绝大多数的功率损耗产生在定子， 包括铜耗、涡流损耗和磁滞损耗， 而转子损耗经常被忽略。所以对于一个给定的结构尺寸，电机损耗越小，允许的功率密度就越高。参考《永磁无刷直流电机技术》，知在相同的尺寸下， BDLC与PMSM相比，可以多提供15%的功率输出。如果铁耗也相同，BDLC的功率密度比PMSM可提高15%。3）转矩惯量比转矩惯量比指的是电机本身所能提供的最大加速度。因为BDLC可以比PMSM多提供15%的输出功率， 所以它可获得被PMSM多15%的电磁转矩。如果BDLC和PMSM具有相同速度，它们的转子转动惯量也相同，那么BDLC的转矩惯量比要比PMSM大15%。4）传感器方面（1)转子位置检测：BLDC中每一时刻只有两相绕组导通， 每相导通120°电角度， 只要正确检测出这些换相点， 就能保证电机正常运行， 通常使用3个霍尔传感器。在PMSM中，需要正弦波电流，电机工作时所有三相绕组同时导通， 需要连续的位置传感器， 最常见的是精度很高的编码器。（2)电流检测：对于三相电动机而言，为了控制绕组电流，需要得到三相电流信息。通常采用两个电流传感器，因为三相电流之和为0。对于一些简易型无刷直流电机控制系统钟，可只采用一个电流传感器来检测母线的电流来降低成本二、永磁无刷电动机永磁无刷电动机是通过电子电路换相或电流控制的永磁电动机。永磁无刷电动机有正弦波驱动和方波驱动两种型式；驱动电流为矩形波的通常称为永磁无刷直流电动机，驱动电流为正弦波的通常称为永磁交流伺服电动机，按传感类型可分为有传感器电动机和无传感器电动机。1 结构永磁无刷电动机可以看做是一台用电子换向装置取代机械换向的直流电动机，主要由同步电动机本体、电力电子逆变器、转子位置检测器和组成。其中，同步电动机的转子主要由永磁体和导磁体等构成。如图1所示，永磁直流无刷电动机主要由永磁电动机本体、转子位置传感器和电子换向电路组成。无论是结构或控制方式，永磁直流无刷电动机与传统的直流电动机都有很多相似之处：用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极；用具有多相绕组的定子取代电枢；用由固态逆变器和轴位置检测器组成的电子换向器取代机械换向器和电刷。

　　1）电动机本体电动机本体和永磁同步电动机（PMSM）相似，转子采用永磁磁铁，多使用稀土永磁材料，但没有笼式绕组和其他启动装置。其定子绕组采用交流绕组行驶，一般支撑多相（三相、四相或五相），转子由永磁钢按一定极对数（2P=2,4,6…）组成。设计中要求在定子绕组中获得顶宽为120°的梯形波，因此绕组行驶往往采用整距、集中或接近整距、集中的形式，以便保留磁密中的其他谐波。有刷直流电动机是依靠机械换向器将直流电流转换位近似梯形波的交流电流供给电枢绕组，而无刷直流电动机是依靠电子换向器将方波电流按一定的相序逐次输入到定子的各相电枢绕组中。当无刷直流电动机定子绕组的某相通电时，该相电流产生的磁场与转子永久磁铁所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转。位置传感器将转子磁铁位置变换成电信号去控制电子开关线路，从而使定子的各项绕组按一定的次序导通，使定子的相电流随转子位置的变化而按正确的次序换相。这样才能让电子磁场随转子的旋转不断地变化、产生于转子转速同步的旋转磁场，并使定子磁场与转子的磁场始终保持90°左右的空间角，用最大转矩推动转子旋转。由于电子开关线路的导通次序与转子转角同步，起到机械换向器的换向作用，保证了电动机在运行过程中定子与转子的磁场始终保持基本垂直，以提高运行效率。所以无刷直流电动机就其基本结构而言，可以认为是一台由电子开关换相电流、永磁式同步电动机以及位置传感器三者组成的“自同步电动机系统”，它在运行过程中不会失步。永磁无刷电动机BLDCM的转子结构既有传统的内转子结构，又有额盘式结构、外转子结构和线性结构等新型结构形式。2）位置传感器转子位置传感器有光电式、磁敏式和电磁式三种类型。采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇发出脉冲信号。磁敏式位置传感器是指它的某些点阐述随周围磁场按一定规律变化的半导体敏感元件，其基本原理为霍尔效应和磁阻效应。磁敏元件的主要工作原理是电流的磁效应，主要是霍尔效应。采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏电阻器或专用集成电路）装载定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装电磁传感器部件，当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置的变化而变化）。几年来还出现了无位置传感器的无刷直流电动机，磁中电动机利用定子绕组的反电动势作为转子磁铁的位置信号，该信号检出后，经数字电路处理，送给逻辑开关电路去控制无刷直流电动机的换向。由于它省去了位置传感器，使无刷电动机的结构更加紧凑，所以应用日趋广泛。3）电子换向器电子换向电路由功率变换电路和控制电路两大部分组成，它与位置传感器相配合，控制电动机定子各相绕组的通电顺序和时间，起到与机械换向类似的作用。当系统运行时，功率变换器接受控制电路的控制信息，使系统工作电源的功率以一定的逻辑关系分配给直流无刷电动机定子上的各相绕组，以便使电动机产生持续不断的转矩。逆变器将直流电流转换成交流电流向电动机供电，与一般逆变器不同，它输出频率不是独立调节的，而是受控于转子位置信号，是一个“自控式逆变器”。永磁无刷电动机BLDCM由于采用自控式逆变器，电动机输入电流的频率和电动机转速始终保持同步，电动机和逆变器不会产生振荡和失步，这也是永磁无刷电动机BLDCM的显著优点之一。电动汽车电机电动机各项绕组导通的顺序和时间主要取决于来自位置传感器的信号，但位置所产生的信号一般不能直接用来驱动功率变换器的功率开关元件，往往需要经过控制电路进行逻辑处理、隔离方法后才能驱动功率变换器的开关元件。驱动空盒子电路的作用是将位置传感器检测到的转子位置信号进行处理，按一定的逻辑代码输出，去触发功率开关管。2 工作原理永磁无刷直流电动机的控制系统主要有永磁无刷直流电动机、直流电压、逆变器、位置传感器和几部分组成，采用“三相六拍—120°方波型”驱动。如图1所示。

　　永磁无刷直流电动机通过逆变器功率管按一定的规律导通、关断，使电动机定子电枢产生按60°电角度不断前进的磁势，带动电动机转子旋转来实现的。分析如图1所示。图1是理想条件下的电枢各相反电势和电流，每个功率管导通120°电角度，互差60°电角度，当功率管V3和V4导通时，电动机的V和—U（电流流进绕组方向为正向）相通(参考图1)。定子电枢合成磁势为图1所示的Fa5；若功率管V3关断，功率管V5导通，此时电动机的W相和—U相通电，电枢合成磁势变为Fa5，Fa5比Fa4顺时针前进了60°电角度。由此可知，定子电枢产生的磁势将随着功率管有规律地不断导通和关断，并按60°电角度不断地顺时针转动。逆变器功率管共有六种出发组合状态，每种出发组合状态只有与确定的转子位置或发电动机波形相对应，才能产生最大的平均电磁转矩。当两个磁势向量的夹角为90°是，相互作用力最大。而电子电枢产生的磁势是以60°电角度在前进，因此在每种出发模式下，转子磁势与定子磁势的夹角在60°~120°范围变化才能产生最大的平均电磁转矩。如图1所示，假如在t1时刻，转子的此时Fj处于线圈U、X平面内，且使转子顺时针旋转，此时应该导通功率管V5和V4，使定子的合成磁势为Fa5与Fj的夹角成120°。转子在Fa5与Fj相互作用产生电磁转矩的作用下顺时针旋转，到t3时刻Fa5与Fj的夹角成60°，此时关断功率管V4，导通功率管V6，定子合成磁势为Fa6，与Fj的夹角成120°，两者产生的电磁转矩使转子进一步旋转。2.1基于稳态模型的标量控制交流电动机最初的运行方式是不受控运行。其控制功能仅限于接通和关断以及某些情况下的辅助起动、制动和反转。为了满足一些调速传动的需要，产生了一些性能较差的控制：如鼠笼异步电动机降压调速、绕线式异步电动机转子串电阻调速和电磁转差离合器调速、绕线式异步电动机串极调速、鼠笼异步电动机变压变频调速（VVVF）、变极调速和同步电机变压变频调速。在以上调速方法中，除变压变频调速外，一般为开环控制，不需变频器，设备简。