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      直流無刷電機產品應用領域

      發布時間:2019-12-01    點擊數:4316

                                                                        直流無刷電機產品應用領域

              直流無刷電機是在有刷直流電機的基礎上發展起來的,它是以法拉第的電磁感應定律為基礎,而又以新興的電子技術、數字技術為后盾。直流無刷電動機,由于利用電子換相器取代了傳統的機械電刷和機械換相器,因此結構簡單、無機械摩損、運行可靠。同時還具有調速精度高、高效率、高啟動轉矩等優點,因此被廣泛應用。伴隨著永磁材料的高速發展,它的矯頑力高、剩磁大、磁能積高等優點,可以極大地減小無刷直流電機的本體體積和重量,因此永磁材料與無刷直流電機的有機結合便誕生了永磁無刷直流電機。永磁無刷直流電機廣泛應用于計算機外圍設備(如硬盤、軟盤和光盤存儲器)、家電產品、醫療器械和電動車上,目前無刷直流電機的轉子都普遍使用永磁材料組成的磁鋼,并且在航空、航天、汽車、精密電子等行業也被廣泛應用。

      1、汽車中的應用  汽車上用直流無刷電動機的場合目前主要有車輪驅動、空調器壓縮機、空調器鼓風機、凈化器、抽氣機等。汽車凈化器用直流無刷電動機  汽車凈化器多采用直流無刷電動機帶動離心式風葉,以排出污濁空氣。電動機本體是根據電機電路方案來確定,常用二相橋式換相驅動電路。內定子繞組可以較方便地繞在鐵心齒上。電機做成外轉子式結構,定子和定子繞組放在轉子內部。換相驅動電路采用專用集成電路(ASIC),電路簡單,并有控制保護功能。  汽車空調用直流無刷電動機  開發低電壓大電流型汽車空調用直流無刷電動機可以解決原有刷直流電動機噪聲大、壽命短及維護困難的缺點,提高電機運行性能。其額定電壓為12V,由于結構受到限制,給直流無刷電動機的設計增加了困難。定子沖片為12槽結構,由于是低電壓大電流型,為了保證電流密度不斂過高,采用雙線并繞,以減小導線直徑;轉子為表面永磁體粘貼式4極結構,永磁體選用稀土永磁材料釹鐵硼,由于釹鐵硼的剩磁和矯頑力都很高,充磁方向短.因此永磁體采用徑向瓦片式。選用霍爾元件作為位置傳感器。安裝在電機端蓋內表面,位置傳感器磁場為軸向磁場。汽車驅動用直流無刷電動機  目前車輛驅動用電動機類型大致可分為四類:直流電動機、交流電動機、無刷直流電動機、磁阻電動機等,經過實踐認為無刷直流電動機具有明顯的優勢。電動汽車的四個輪子分別由四個獨立的輪式電動機直接驅動.采用逆變器進行電子換向,取消機械換向器和電刷,這種結構便于高速運行且在更換胎時不影響電動機本體。采用取消齒輪、直接驅動的外轉子式電動機,是當今國際上車輛驅動用電動機中較為先進的方案。但是由于外轉子式電動機的設計與車輛的車輪結構設計有直接緊密關系.因此,在目前國內外研制樣車經費少,時間緊的情況下.許多廠家基本選用內轉子式無刷直流電動機。此外,盤式永磁無刷直流電動機低速下力矩大,在電動車輛中能夠贏接驅動前輪或后輪,從而省去了機械變速裝置。具有軸向結構緊湊、安裝方便、噪音低、運行可靠和無級調速等特點。其氣隙磁場為軸向,定子繞組為輻射形排列的導體組成,轉子由扇形的永磁體呈N,S交替形式安裝在盤式磁軛中。

      2 、在電動自動車中的應用  在電動自行車上應用的無刷直流電動機通常制成盤式電動機,安裝在車輪的輪轂內,輪轂由輻條與車圈連接,直接帶動車輪轉動。定子是由定子鐵心,電樞繞組及其引出線,傳感元件及其引出線,定子支架,軸等部分組成。定子鐵心一般做成多對極多個槽數,以滿足大力矩、低轉速的要求。定子繞組的形式和多相的永磁同步電動機類似,它在實現能量轉換過程中起著重要的作用。繞組相數多取三相,并采用Y型連接,三相繞組分別與電子開關線路中相應的功率開關器件連接,即為三相半控驅動方式。另一類廣泛用于電動自行車的是外轉子永磁無刷直流電動機,目前圈內研制出的外轉子永磁無刷直流電動機大多采用多極多槽、扁平結構。無刷直流電動機應用于電動自行車,與有刷直流電動機相比具有以下優勢:(1)壽命長、免維護、可靠性高。在有刷直流電動機中,電刷和換向器磨損較快,一般工作1 000小時左右就需要更換電刷。另外其減速齒輪箱的技術難度較大,特別是傳動齒輪的潤滑問題,是目前有刷方案中比較大的難題。所以有刷電機就存在噪聲大、效率低、易產生故障等問題。(2)效率高、節能。一般而言,因無刷直流電動機沒有機械換向的磨擦損耗及齒輪箱的消耗,以及調速電路損耗,效率通??筛哂?5%,但考慮到實際設計中高性價比,為減少材料消耗,一般設計為76%,而有刷直流電動機的效率由于齒輪箱和超越離合器的消耗,通常在70%左右。因此無刷直流電動機的優勢很明顯。 

       3、在電起動摩托車中的應用  目前電起動摩托車的起動電機和磁電機是兩臺各自獨立的電機。起動電機為永磁直流電動機,工作轉速高,需經減速機構和超越離合器與發動機曲軸相連;磁電機E輪永磁轉子與發動機曲軸直接相連,起到了發電和給發動機點火系統提供點火觸發信號的作用。使用兩臺電機,發動機結構復雜,超越離合器打滑時會嚴重影響摩托車的起動特性;起動電機通過電刷換向,電刷磨損嚴重,需要經常維護。直流無刷起動磁電機是將直流無刷起動電機與磁電機合二為一,井將電子換向技術應用于起動電機,它省掉了減速機構和超越離臺器,有效地簡化了發動機結構,提高了運行可靠性,將成為今后的發展主流,直流無刷起動磁電機為內定子及飛輪永磁外轉子結構飛輪永磁外轉子與發動機曲軸固定在一起,飛輪內腔均勻地粘貼有6塊N、S極相間的能在較高溫度條件下工作的高磁性能的釹鐵硼磁瓦。飛輪端面均勻粘貼有3塊用作位置傳感器的弧形釹鐵硼永磁體,從端面看去極性一致均為N極。飛輪外周設計有一凸臺,飛輪每旋轉1周小凸臺與觸發器上的鐵制凸臺相對掃過1次,引起觸發器內部永磁磁路磁通變化在觸發器內部線圈內感應出一個交變電勢,此電勢用作發動機點火系統的觸發信號。電機內定子鐵心由0.35ram冷軋硅鋼片疊壓鉚接在一起,再經電鍍塑料絕緣處理后,繞制Y接的直流無屆Ⅱ起動電機三相繞組及單相發電繞組,浸漆烘干后用螺桿固定在電機法蘭底座上。底座上還安放著焊接有3個開關型霍爾元件的用作位置傳感器的弧形印刷電路板。直流無刷起動磁電機的Y接三相繞組與三相半橋驅動電路連接。位置傳感器上的3個開關型霍爾元件發來的位置信號經過處理后控制三相半橋驅動電路導通與關斷,實現直流無刷起動磁電機電子換向在家用電器中的應用、近年來的變頻式空調機中使用了多臺能無級調速的永磁無刷直流電動機,無論是壓縮機拖動,還是在風機、加濕機中,都逐步采用無刷直流電動機拖動方式。由于環境惡劣,采用無刷直流電動機(省去位置傳感器,而直接從電動機3根驅動線獲得轉子位置信號的驅動與控制,利用微處理器來產生逆變器柵極觸發信號)可以提高機械可靠性,又可降低成本。此外,在新一代熱水器、吸塵器、洗衣機、電風扇、攪拌器中使用無刷直流電機可以實現多功能自動操作,提高家電產品的自動化程度和效率??傊?,該領域的市場需求潛力很大。在家電產品中無刷電機大有取代交流電動機的趨勢。

       4、在工業自動化設備領域的應用  如工業縫紉機用無刷直流電動機,其優點為可以實現正反轉.快速啟動與制動,定位精度高,過載能力大,振動低,同時實現工業縫紉機的自動返縫、自動割線和自動挑線三個自動控制功能。此外,在高檔數控加工設備、工業智能機器人、自動化生產流水線、自動紡織、包裝、冶金等,采用無刷直流電機可以滿足機械設備的高精度、高效率、高性能的要求。一些要求精確控制速度和位置的輕工機械中大多也采用無刷電動機。

      5、在精密電子設備和器械中的應用  如骨科醫療器械由于手術的需要,要求其動力系統能在較寬的范圍連續變速,以適應銑縫、鉆孔、鋸等種場合的要求。而現有骨科醫療器械用驅動電機是單相交直流串勵電機及電壓調節器,其缺點是噪聲大;由于電刷和換相器的存在,致使手術前無法消毒,給手術的效果造成一定的影響;同時需要定時更換電刷及電機維護。而應用無刷直流電機作為驅動系統后,具有低噪音、寬范圍調速、體積小、重量輕等優點。另外在計算機硬,軟盤驅動、錄象機鼓驅動、激光打印機、復印機、衛星上太陽能帆板驅動、儀用通風機、血液分析儀、醫護監控設備等領域的應用正在逐步取代有刷該類無刷直流電動機尺寸小、加工精度高,屬于技術密集型,其需求量巨大。

       

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