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華宇平臺【注冊】-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(zhuǎn)子上粘有 已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉(zhuǎn)子的極性, 在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子 器件和集成電路等構(gòu)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(zhuǎn)信號, 用來控制逆變橋各功率管的通斷,產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩; 接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調(diào)整 轉(zhuǎn)速;提供保護和顯示等等。
無刷電機在我國的發(fā)展時間雖短,但是隨著技術(shù)的日益 成熟與完善得到了迅猛發(fā)展。已在航模、醫(yī)療器械、家 用電器、電動車等多個領(lǐng)域得到廣泛應用,并在深圳、 長沙、上海等地形成初具規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈。如深圳偉業(yè)電機、 長沙科達等一批專業(yè)廠商,在技術(shù)上不斷推進行業(yè)發(fā)展。 近幾年來,無刷電機成為在模型領(lǐng)域里快速發(fā)展的一種 動力。由于產(chǎn)量和價格的原因,過去幾年無刷電機多使 用在中高檔航空模型中,現(xiàn)在由于機械加工技術(shù)的快速 發(fā)展,無刷電機的生產(chǎn)成本下降許多,目前它正進入模 型領(lǐng)域的各個層面,從電動遙控車到電動遙控船再到電 動模型飛機,無處不在。
總的來說,無刷電機的結(jié)構(gòu)是 比較簡單的,真正決定其使用 性能的還是無刷電子調(diào)速器, 好的電子調(diào)速器需要有單片機 控制程序設(shè)計、電路設(shè)計、復 雜加工工藝等過程的總體控制, 所以價格要比有刷電機高出很 多。
無刷電機沒有了電刷,運轉(zhuǎn)時摩擦力大大減小,運 行順暢,噪音會低許多,這個優(yōu)點對于模型運行穩(wěn) 定性是一個巨大的支持。
少了電刷,無刷電機的磨損主要是在軸承上了,從 機械角度看,無刷電機幾乎是一種免維護的電動機 了,必要的時候,只需做一些除塵維護即可。上下 一比較,就知道無刷電機相對于有刷電機的優(yōu)勢在 哪里了,但是萬事都不是絕對的,有刷電機低速扭 力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大等性能特點是無刷電機不可替 代的,不過就無刷電機的使用方便性來看,隨著無 刷控制器的成本下降趨勢和國內(nèi)外無刷技術(shù)的發(fā)展 與市場競爭,無刷動力系統(tǒng)正在高速的發(fā)展與普及 階段,這也極大促進了模型運動的發(fā)展。
結(jié)構(gòu)上,無刷電機和有刷電機有相似之處, 也有轉(zhuǎn)子和定子,只不過和有刷電機的結(jié)構(gòu) 相反;有刷電機的轉(zhuǎn)子是線圈繞組,和動力輸 出軸相連,定子是永磁磁鋼;無刷電機的轉(zhuǎn)子 是永磁磁鋼,連同外殼一起和輸出軸相連, 定子是繞組線圈,去掉了有刷電機用來交替 變換電磁場的換向電刷,故稱之為無刷電機 (Brushless motor),那現(xiàn)在就有問題了,沒 有了電磁場的變換,如何讓無刷電機轉(zhuǎn)動呢?
無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成, 是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直 流電動機是以自控式運行的,所以不會象變 頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上 另加啟動繞組,也不會在負載突變時產(chǎn)生振 蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機的永 磁體,現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼 (Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁無刷電動 機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一 個機座號。
無刷電機:通常使用壽命在幾萬小時這個數(shù)量級,但 是由于軸承的不同無刷電機使用壽命也有很大不同。
碳刷電機:通常有刷電機的連續(xù)工作壽命在幾百到1千 多個小時,到達使用極限就需要更換碳刷,不然很 容易造成軸承的磨損。
無刷電機:通常被使用在控制要求比較高,轉(zhuǎn)速比較 高的設(shè)備上,如航模,精密儀器儀表等對電機轉(zhuǎn)速 控制嚴格,轉(zhuǎn)速達到很高的設(shè)備上。
碳刷電機:通常動力設(shè)備使用的都是有刷電機,如吹 風機、工廠的電動機、家用的抽油煙機等等,另外 串激電機的轉(zhuǎn)速也能達到很高,但是由于碳刷的磨 損,使用壽命不如無刷電機。
近三十年來針對異步電動機變頻 調(diào)速的研究,歸根到底是在尋找 控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的方法,稀 土永磁無刷直流電動機必將以其 寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài) 轉(zhuǎn)速誤差小等特點在調(diào)速領(lǐng)域顯 現(xiàn)優(yōu)勢。
無刷直流電機因為具有直流有刷電 機的特性,同時也是頻率變化的裝 置,所以又名直流變頻,國際通用 名詞為BLDC。無刷直流電機的運 轉(zhuǎn)效率、低速轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速精度等都 比任何控制技術(shù)的變頻器還要好, 所以值得業(yè)界關(guān)注。
老模友們在以前玩有刷電機的時候都碰到這個問題, 那就是使用電機一段時間以后,需要打開電機來清 理電機的碳刷,費時費力,維護強度不亞于來一次 家庭大掃除。
由于有刷電機的結(jié)構(gòu)原因,電刷和換向器的接觸電 阻很大,造成電機整體電阻較大,容易發(fā)熱,而永 磁體是熱敏元件,如果溫度太高的話,磁鋼是會退 磁的,使電機性能下降,影響有刷電機的壽命。
簡單而言,依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上 的電流波交變頻率和波形,在繞組線圈周圍形成 一個繞電機幾何軸心旋轉(zhuǎn)的磁場,這個磁場驅(qū)動 轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動,電機就轉(zhuǎn)起來了,電機 的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強度、電機輸入電 壓大小等因素有關(guān),更與無刷電機的控制性能有 很大關(guān)系,因為輸入的是直流電,電流需要電子 調(diào)速器將其變成3相交流電,還需要從遙控器接收 機那里接收控制信號,控制電機的轉(zhuǎn)速,以滿足 模型使用需要。
上面說到的有刷電機發(fā)熱問題,很大程度是因為電 流做功在電機內(nèi)部電阻上了,所以電能有很大程度 轉(zhuǎn)化為了熱能,所以有刷電機的輸出功率不大,效 率也不高。
無刷電機去除了電刷,最直接的變化就是沒有了有 刷電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電火花,這樣就極大減少了電 火花對遙控無線電設(shè)備的干擾。