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直流无刷电机的诞生和发展过程

点击次数:  更新时间:2018/4/10 10:49:24  【打印此页

      直流无刷电机以其优良的特性在传动控制领域得到了广泛的应用,但普通的直流电机由于需要机械换相和电刷,可靠性差,需要经常维护;换相时产生电磁干扰,噪声大,影响了直流电机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点,以电子换相取代机械换相的直流无刷电机应运而生。1955 年美国D.Harrison 等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利,标志着现代直流无刷电机的诞生。而电子换相的直流无刷电机真正进入实用阶段,是在 1978 年的 MAC 经典直流无刷电机及其驱动器的推出。之后,国际上对无刷电机进行了深入的研究,先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。


      在结构上,与有刷直流电机不同,直流无刷电机的定子绕组作为电枢,励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同,直流无刷电机可分为方波直流电动机(BLDCM)和正弦波直流电动机(PMSM),BLDCM 用电子换相取代了原直流电动机的机械换相,由永磁材料做转子,省去了电刷;而PMSM 则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组,省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下,驱动电路要获得方波比较容易,且控制简单,因而BLDCM的应用较PMSM要广泛的多。


      直流无刷电机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电机本体三部分组成,电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成,而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时,控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管,进行有序换流,以驱动直流电动机。


      随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展,无刷电机得到了长足的发展。直流无刷电机已经不是专指具有电子换相的直流电机,而是泛指具有有刷直流电机外部特性的电子换相电机。无刷直流电动机不仅保持了传统直流电机良好的动、静态调速特性,且结构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业,向医疗、信息、航空航天、家电以及工业自动化领域迅速发展。

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