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SPG無刷直流馬達(dá)S8R15GD-ECE SPG獨(dú)家代理////交流電機(jī)簡(jiǎn)介 “交流電機(jī)”是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒有換向器（見直流電機(jī)的換向），因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀(jì)80年代初，最大的汽輪發(fā)電機(jī)已達(dá)150萬千瓦。交流電機(jī)是由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。 電機(jī)原理 用單相電容式電機(jī)說明：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)有兩個(gè)繞組，即起動(dòng)繞組和運(yùn)行繞組。兩個(gè)繞組在空間上相差90度。在起動(dòng)繞組上串聯(lián)了一個(gè)容量較大的電容器，當(dāng)運(yùn)行繞組和起動(dòng)繞組通過單相交流電時(shí)，由于電容器作用使起動(dòng)繞組中的電流在時(shí)間上比運(yùn)行繞組的電流超前90度角，先到達(dá)最大值。在時(shí)間和空間上形成兩個(gè)相同的脈沖磁場(chǎng)，使定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)互相作用產(chǎn)生電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。 調(diào)速原理 //// 額定轉(zhuǎn)速n=60f/p（1-s）=同步轉(zhuǎn)速N1（1-S） f電源頻率 p電機(jī)極對(duì)數(shù) s轉(zhuǎn)差率 1.利用變頻器改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性平滑性較好，機(jī)械特性較硬。就是加上額定負(fù)載轉(zhuǎn)速下降得少。屬于無級(jí)調(diào)速。適用于大部分三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。 2.改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速，屬于有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑度差，一般用于金屬切削機(jī)床。3.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。 //// （1）轉(zhuǎn)子回路串電阻：用于交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)。調(diào)速范圍小，電阻要消耗功率，電機(jī)效率低。一般用于起重機(jī)。 （2）改變電源電壓調(diào)速，調(diào)速范圍小，轉(zhuǎn)矩隨電壓降大幅度下降，三相電機(jī)一般不用。用于單相電機(jī)調(diào)速，如風(fēng)扇。 （3）串級(jí)調(diào)速，實(shí)質(zhì)就是就是轉(zhuǎn)子引入附加電動(dòng)勢(shì)，改變它大小來調(diào)速。也只用于繞線電動(dòng)機(jī)，但效率得到提高。 ////交流電機(jī)調(diào)速方法 一、變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法 ：改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速。 二、變頻調(diào)速方法 ：使用變頻器改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。 三、串級(jí)調(diào)速方法 ：串級(jí)調(diào)速是指繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢(shì)來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢(shì)所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級(jí)調(diào)速可分為電機(jī)串級(jí)調(diào)速、機(jī)械串級(jí)調(diào)速及晶閘管串級(jí)調(diào)速形式，多采用晶閘管串級(jí)調(diào)速。 //// 四、繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法： 線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。 五、定子調(diào)壓調(diào)速方法 ：改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī)，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。 六、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法 ：電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由籠型電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源。直流勵(lì)磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵(lì)磁電流的大小。 七、液力耦合器調(diào)速方法 ：液力耦合器是一種液力傳動(dòng)裝置，一般由泵輪和渦輪組成，當(dāng)泵輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于其中的液體受葉片推動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進(jìn)入渦輪時(shí)，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。通過不同的液力（潤(rùn)滑油和渦輪）達(dá)到調(diào)速。 （4）電磁調(diào)速。只用于滑差電機(jī)。通過改變勵(lì)磁線圈的電流無極平滑調(diào)速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制功率較小。不宜長(zhǎng)期低速運(yùn)行。 //// 實(shí)際應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用中，交流電動(dòng)機(jī)總是與生產(chǎn)機(jī)械相聯(lián)系，形成電力拖動(dòng)系統(tǒng)。不同的生產(chǎn)機(jī)械要求不同的速度，即使同一個(gè)生產(chǎn)機(jī)械在不同的運(yùn)行工況下，也需要不同的速度，因而需要對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行速度加以調(diào)節(jié)，即產(chǎn)生了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。交流電動(dòng)機(jī)，尤其是籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于沒有機(jī)械換向裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、造價(jià)低廉，且有良好的節(jié)能效果，在單機(jī)容量和速度極限等方面都比直流電動(dòng)機(jī)高;特別是在灰塵多、有危險(xiǎn)的惡劣環(huán)境里，交流電動(dòng)機(jī)更為適用。但交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能不如直流電動(dòng)機(jī)好，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，交流電動(dòng)機(jī)只能作恒速運(yùn)行。解決交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問題，一直是電力拖動(dòng)工作者所關(guān)注和研究的課題。發(fā)展簡(jiǎn)史早在20世紀(jì)30年代，不少學(xué)者就提出了各種交流調(diào)速系統(tǒng)，企圖改善交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。 電機(jī)主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉(zhuǎn)子（電樞） 、換向器和電刷等構(gòu)成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流， 電機(jī)的換向器就會(huì)自動(dòng)改變電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)方向，這樣，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下去。 有直流電機(jī)有以下缺點(diǎn) //// 結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，增加了制造成本； 容易被環(huán)境（如灰塵等）影響，降低了工作的可靠性； 換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，限制了使用范圍； 容易損壞，增加了維護(hù)成本等。 //// 二、無刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介 BLDC電機(jī)中的“BL”意為“無刷”，就是DC電機(jī)（有刷電機(jī)）中的“電刷”沒有了。 無刷直流電機(jī)(BLDC)以電子換向器取代了機(jī)械換向器，所以無刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點(diǎn)，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無換向火花、運(yùn)行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 無刷直流電機(jī)主要由用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成?？梢?，它和直流電機(jī)有著很多共同點(diǎn)，定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)差不多(原來的定子變?yōu)檗D(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子變?yōu)槎ㄗ?，繞組的連線也基本相同。但是，結(jié)構(gòu)上它們有一個(gè)明顯的區(qū)別：無刷直流電機(jī)沒有直流電機(jī)中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。這樣，電機(jī)結(jié)構(gòu)就相對(duì)簡(jiǎn)單，降低了電機(jī)的制造和維護(hù)成本，但無刷直流電機(jī)不能自動(dòng)換向(相)，犧牲的代價(jià)是電機(jī)控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機(jī)，有刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋需要 4 只功率管，而無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋則需要 6 只功率管)。 圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對(duì)極的無刷直流電機(jī)，它的定子在內(nèi)，轉(zhuǎn)子在外。另一種無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和這種剛剛相反，它的定子在外，轉(zhuǎn)子在內(nèi)，即定子是線圈繞組組成的機(jī)座，而轉(zhuǎn)子用永磁材料制造。 無刷直流電機(jī)有以下的特點(diǎn) //// 無刷直流電機(jī)的外特性好，能夠在低速下輸出大轉(zhuǎn)矩，使得它可以提供大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 無刷直流電機(jī)的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運(yùn)行； 無刷直流電機(jī)的效率高、過載能力強(qiáng)，使得它在拖動(dòng)系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)； 無刷直流電機(jī)的再生制動(dòng)效果好，由于它的轉(zhuǎn)子是永磁材料，制動(dòng)時(shí)電機(jī)可以進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)； 無刷直流電機(jī)的體積小，功率密度高； //// 無刷直流電機(jī)無機(jī)械換向器，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，可以防止塵土進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，可靠性高； 無刷直流電機(jī)比異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單。 //// 三、無刷直流電機(jī)工作原理 無刷直流電機(jī)的定子是線圈繞組電樞，轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機(jī)通以固定的直流電流，則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng)，電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來，只有實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)的不同相通以對(duì)應(yīng)的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)才可以跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 如圖2所示為無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖，為了方便描述，電機(jī)定子的線圈中心抽頭接電機(jī)電源 POWER，各相的端點(diǎn)接功率管，位置傳感器導(dǎo)通時(shí)使功率管的 G極接 12V，功率管導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的相線圈被通電。由于三個(gè)位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)依次導(dǎo)通，使得對(duì)應(yīng)的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也不斷地變化，電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這就是無刷直流電機(jī)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)原理——檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向連續(xù)均勻地變化。 電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，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(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 //// 直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場(chǎng)合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到?，F(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋? 此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來越??；像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。 四、無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法 //// 無刷直機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按不同類別可分多種驅(qū)動(dòng)方式，它們各有特點(diǎn)。 1.按驅(qū)動(dòng)波形：方波驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)方便，易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)無位置傳感器控制； 2.正弦驅(qū)動(dòng)：這種驅(qū)動(dòng)方式可以改善電機(jī)運(yùn)行效果，使輸出力矩均勻，但實(shí)現(xiàn)過程相對(duì)復(fù)雜。同時(shí)，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。 //// 五、無刷直流電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用領(lǐng)域一，辦公計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、電子數(shù)碼消費(fèi)品領(lǐng)域。 這是無刷直流電機(jī)普及最廣、數(shù)量最大的領(lǐng)域。比如在生活中常見的打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、電影攝影機(jī)、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)控制中，都有無刷直流電機(jī)的身影。 應(yīng)用領(lǐng)域二，工業(yè)控制領(lǐng)域。 //// 近些年，由于無刷直流電機(jī)大規(guī)模的研發(fā)和技術(shù)的逐漸成熟，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之?dāng)U大，已逐步成為工業(yè)用電動(dòng)機(jī)的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運(yùn)行效率而展開的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號(hào)的電機(jī)以滿足不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動(dòng)化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機(jī)床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機(jī)都有涉獵。 應(yīng)用領(lǐng)域三，醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。 在國(guó)外，對(duì)無刷直流電機(jī)的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅(qū)動(dòng)人工心臟中的小型血泵；在國(guó)內(nèi)，手術(shù)用高速器具的高速離心機(jī)、熱像儀和測(cè)溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機(jī)。 應(yīng)用領(lǐng)域四，汽車領(lǐng)域。 //// 據(jù)分析在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機(jī) 20-30 個(gè)，而每輛豪華轎車則需要59個(gè)之多，除了核心發(fā)動(dòng)機(jī)外，在雨刷器、電動(dòng)車門、汽車空調(diào)、電動(dòng)車窗等部位都有電機(jī)的身影。隨著汽車工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機(jī)也必須滿足高效率、低能耗的標(biāo)準(zhǔn)。而無刷直流電機(jī)的低噪聲、壽命長(zhǎng)、無火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點(diǎn)完全符合，隨著其調(diào)速技術(shù)的日益成熟，性價(jià)比會(huì)越來越高，它在汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。 應(yīng)用領(lǐng)域五，家用電器領(lǐng)域。 “變頻”技術(shù)已非常普遍，作為中國(guó)家電的標(biāo)志逐漸占據(jù)了大部分的消費(fèi)市場(chǎng)，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。這種轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)上就是家電所用的電動(dòng)機(jī)由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)向無刷直流電機(jī)及其控制器的過渡，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機(jī)的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術(shù)的發(fā)展方向相同，它是多種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關(guān)的每一種技術(shù)的革新與進(jìn)步。 ////
2、按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。 1）同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。 2）異步電機(jī)可劃分：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可劃分：三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。 交流換向器電動(dòng)機(jī)可劃分：?jiǎn)蜗啻畡?lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。 3、按起動(dòng)與運(yùn)行方式可劃分：電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。 ////交流電機(jī)簡(jiǎn)介 “交流電機(jī)”是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒有換向器（見直流電機(jī)的換向），因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀(jì)80年代初，最大的汽輪發(fā)電機(jī)已達(dá)150萬千瓦。交流電機(jī)是由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。 電機(jī)原理 用單相電容式電機(jī)說明：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)有兩個(gè)繞組，即起動(dòng)繞組和運(yùn)行繞組。兩個(gè)繞組在空間上相差90度。在起動(dòng)繞組上串聯(lián)了一個(gè)容量較大的電容器，當(dāng)運(yùn)行繞組和起動(dòng)繞組通過單相交流電時(shí)，由于電容器作用使起動(dòng)繞組中的電流在時(shí)間上比運(yùn)行繞組的電流超前90度角，先到達(dá)最大值。在時(shí)間和空間上形成兩個(gè)相同的脈沖磁場(chǎng)，使定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)互相作用產(chǎn)生電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。 調(diào)速原理 //// 額定轉(zhuǎn)速n=60f/p（1-s）=同步轉(zhuǎn)速N1（1-S） f電源頻率 p電機(jī)極對(duì)數(shù) s轉(zhuǎn)差率 1.利用變頻器改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性平滑性較好，機(jī)械特性較硬。就是加上額定負(fù)載轉(zhuǎn)速下降得少。屬于無級(jí)調(diào)速。適用于大部分三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。 2.改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速，屬于有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑度差，一般用于金屬切削機(jī)床。3.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。 //// （1）轉(zhuǎn)子回路串電阻：用于交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)。調(diào)速范圍小，電阻要消耗功率，電機(jī)效率低。一般用于起重機(jī)。 （2）改變電源電壓調(diào)速，調(diào)速范圍小，轉(zhuǎn)矩隨電壓降大幅度下降，三相電機(jī)一般不用。用于單相電機(jī)調(diào)速，如風(fēng)扇。 （3）串級(jí)調(diào)速，實(shí)質(zhì)就是就是轉(zhuǎn)子引入附加電動(dòng)勢(shì)，改變它大小來調(diào)速。也只用于繞線電動(dòng)機(jī)，但效率得到提高。 ////交流電機(jī)調(diào)速方法 一、變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法 ：改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速。 二、變頻調(diào)速方法 ：使用變頻器改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。 三、串級(jí)調(diào)速方法 ：串級(jí)調(diào)速是指繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢(shì)來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢(shì)所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級(jí)調(diào)速可分為電機(jī)串級(jí)調(diào)速、機(jī)械串級(jí)調(diào)速及晶閘管串級(jí)調(diào)速形式，多采用晶閘管串級(jí)調(diào)速。 //// 四、繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法： 線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。 五、定子調(diào)壓調(diào)速方法 ：改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī)，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。 六、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法 ：電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由籠型電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源。直流勵(lì)磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵(lì)磁電流的大小。 七、液力耦合器調(diào)速方法 ：液力耦合器是一種液力傳動(dòng)裝置，一般由泵輪和渦輪組成，當(dāng)泵輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于其中的液體受葉片推動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進(jìn)入渦輪時(shí)，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。通過不同的液力（潤(rùn)滑油和渦輪）達(dá)到調(diào)速。 （4）電磁調(diào)速。只用于滑差電機(jī)。通過改變勵(lì)磁線圈的電流無極平滑調(diào)速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制功率較小。不宜長(zhǎng)期低速運(yùn)行。 //// 實(shí)際應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用中，交流電動(dòng)機(jī)總是與生產(chǎn)機(jī)械相聯(lián)系，形成電力拖動(dòng)系統(tǒng)。不同的生產(chǎn)機(jī)械要求不同的速度，即使同一個(gè)生產(chǎn)機(jī)械在不同的運(yùn)行工況下，也需要不同的速度，因而需要對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行速度加以調(diào)節(jié)，即產(chǎn)生了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。交流電動(dòng)機(jī)，尤其是籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于沒有機(jī)械換向裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、造價(jià)低廉，且有良好的節(jié)能效果，在單機(jī)容量和速度極限等方面都比直流電動(dòng)機(jī)高;特別是在灰塵多、有危險(xiǎn)的惡劣環(huán)境里，交流電動(dòng)機(jī)更為適用。但交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能不如直流電動(dòng)機(jī)好，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，交流電動(dòng)機(jī)只能作恒速運(yùn)行。解決交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問題，一直是電力拖動(dòng)工作者所關(guān)注和研究的課題。發(fā)展簡(jiǎn)史早在20世紀(jì)30年代，不少學(xué)者就提出了各種交流調(diào)速系統(tǒng)，企圖改善交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。 電機(jī)主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉(zhuǎn)子（電樞） 、換向器和電刷等構(gòu)成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流， 電機(jī)的換向器就會(huì)自動(dòng)改變電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)方向，這樣，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下去。 有直流電機(jī)有以下缺點(diǎn) //// 結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，增加了制造成本； 容易被環(huán)境（如灰塵等）影響，降低了工作的可靠性； 換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，限制了使用范圍； 容易損壞，增加了維護(hù)成本等。 //// 二、無刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介 BLDC電機(jī)中的“BL”意為“無刷”，就是DC電機(jī)（有刷電機(jī)）中的“電刷”沒有了。 無刷直流電機(jī)(BLDC)以電子換向器取代了機(jī)械換向器，所以無刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點(diǎn)，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無換向火花、運(yùn)行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 無刷直流電機(jī)主要由用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成?？梢姡椭绷麟姍C(jī)有著很多共同點(diǎn)，定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)差不多(原來的定子變?yōu)檗D(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子變?yōu)槎ㄗ?，繞組的連線也基本相同。但是，結(jié)構(gòu)上它們有一個(gè)明顯的區(qū)別：無刷直流電機(jī)沒有直流電機(jī)中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。這樣，電機(jī)結(jié)構(gòu)就相對(duì)簡(jiǎn)單，降低了電機(jī)的制造和維護(hù)成本，但無刷直流電機(jī)不能自動(dòng)換向(相)，犧牲的代價(jià)是電機(jī)控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機(jī)，有刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋需要 4 只功率管，而無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋則需要 6 只功率管)。 圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對(duì)極的無刷直流電機(jī)，它的定子在內(nèi)，轉(zhuǎn)子在外。另一種無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和這種剛剛相反，它的定子在外，轉(zhuǎn)子在內(nèi)，即定子是線圈繞組組成的機(jī)座，而轉(zhuǎn)子用永磁材料制造。 無刷直流電機(jī)有以下的特點(diǎn) //// 無刷直流電機(jī)的外特性好，能夠在低速下輸出大轉(zhuǎn)矩，使得它可以提供大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 無刷直流電機(jī)的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運(yùn)行； 無刷直流電機(jī)的效率高、過載能力強(qiáng)，使得它在拖動(dòng)系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)； 無刷直流電機(jī)的再生制動(dòng)效果好，由于它的轉(zhuǎn)子是永磁材料，制動(dòng)時(shí)電機(jī)可以進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)； 無刷直流電機(jī)的體積小，功率密度高； //// 無刷直流電機(jī)無機(jī)械換向器，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，可以防止塵土進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，可靠性高； 無刷直流電機(jī)比異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單。 //// 三、無刷直流電機(jī)工作原理 無刷直流電機(jī)的定子是線圈繞組電樞，轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機(jī)通以固定的直流電流，則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng)，電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來，只有實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)的不同相通以對(duì)應(yīng)的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)才可以跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 如圖2所示為無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖，為了方便描述，電機(jī)定子的線圈中心抽頭接電機(jī)電源 POWER，各相的端點(diǎn)接功率管，位置傳感器導(dǎo)通時(shí)使功率管的 G極接 12V，功率管導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的相線圈被通電。由于三個(gè)位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)依次導(dǎo)通，使得對(duì)應(yīng)的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也不斷地變化，電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這就是無刷直流電機(jī)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)原理——檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向連續(xù)均勻地變化。 電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，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(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 //// 直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場(chǎng)合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到?，F(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋? 此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來越??；像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。 四、無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法 //// 無刷直機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按不同類別可分多種驅(qū)動(dòng)方式，它們各有特點(diǎn)。 1.按驅(qū)動(dòng)波形：方波驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)方便，易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)無位置傳感器控制； 2.正弦驅(qū)動(dòng)：這種驅(qū)動(dòng)方式可以改善電機(jī)運(yùn)行效果，使輸出力矩均勻，但實(shí)現(xiàn)過程相對(duì)復(fù)雜。同時(shí)，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。 //// 五、無刷直流電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用領(lǐng)域一，辦公計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、電子數(shù)碼消費(fèi)品領(lǐng)域。 這是無刷直流電機(jī)普及最廣、數(shù)量最大的領(lǐng)域。比如在生活中常見的打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、電影攝影機(jī)、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)控制中，都有無刷直流電機(jī)的身影。 應(yīng)用領(lǐng)域二，工業(yè)控制領(lǐng)域。 //// 近些年，由于無刷直流電機(jī)大規(guī)模的研發(fā)和技術(shù)的逐漸成熟，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之?dāng)U大，已逐步成為工業(yè)用電動(dòng)機(jī)的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運(yùn)行效率而展開的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號(hào)的電機(jī)以滿足不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動(dòng)化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機(jī)床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機(jī)都有涉獵。 應(yīng)用領(lǐng)域三，醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。 在國(guó)外，對(duì)無刷直流電機(jī)的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅(qū)動(dòng)人工心臟中的小型血泵；在國(guó)內(nèi)，手術(shù)用高速器具的高速離心機(jī)、熱像儀和測(cè)溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機(jī)。 應(yīng)用領(lǐng)域四，汽車領(lǐng)域。 //// 據(jù)分析在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機(jī) 20-30 個(gè)，而每輛豪華轎車則需要59個(gè)之多，除了核心發(fā)動(dòng)機(jī)外，在雨刷器、電動(dòng)車門、汽車空調(diào)、電動(dòng)車窗等部位都有電機(jī)的身影。隨著汽車工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機(jī)也必須滿足高效率、低能耗的標(biāo)準(zhǔn)。而無刷直流電機(jī)的低噪聲、壽命長(zhǎng)、無火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點(diǎn)完全符合，隨著其調(diào)速技術(shù)的日益成熟，性價(jià)比會(huì)越來越高，它在汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。 應(yīng)用領(lǐng)域五，家用電器領(lǐng)域。 “變頻”技術(shù)已非常普遍，作為中國(guó)家電的標(biāo)志逐漸占據(jù)了大部分的消費(fèi)市場(chǎng)，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。這種轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)上就是家電所用的電動(dòng)機(jī)由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)向無刷直流電機(jī)及其控制器的過渡，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機(jī)的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術(shù)的發(fā)展方向相同，它是多種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關(guān)的每一種技術(shù)的革新與進(jìn)步。 ////
SPG無刷電機(jī)SPG無刷直流馬達(dá)就是SPG無刷直流電機(jī)，無刷直流電機(jī)是永磁式同步電機(jī)的一種，而并不是真正的直流電機(jī)，英文簡(jiǎn)稱BLDC。性能上相較一般的傳統(tǒng)直流電機(jī)有很大優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī). ////交流電機(jī)簡(jiǎn)介 “交流電機(jī)”是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒有換向器（見直流電機(jī)的換向），因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀(jì)80年代初，最大的汽輪發(fā)電機(jī)已達(dá)150萬千瓦。交流電機(jī)是由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。 電機(jī)原理 用單相電容式電機(jī)說明：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)有兩個(gè)繞組，即起動(dòng)繞組和運(yùn)行繞組。兩個(gè)繞組在空間上相差90度。在起動(dòng)繞組上串聯(lián)了一個(gè)容量較大的電容器，當(dāng)運(yùn)行繞組和起動(dòng)繞組通過單相交流電時(shí)，由于電容器作用使起動(dòng)繞組中的電流在時(shí)間上比運(yùn)行繞組的電流超前90度角，先到達(dá)最大值。在時(shí)間和空間上形成兩個(gè)相同的脈沖磁場(chǎng)，使定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)互相作用產(chǎn)生電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。 調(diào)速原理 //// 額定轉(zhuǎn)速n=60f/p（1-s）=同步轉(zhuǎn)速N1（1-S） f電源頻率 p電機(jī)極對(duì)數(shù) s轉(zhuǎn)差率 1.利用變頻器改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性平滑性較好，機(jī)械特性較硬。就是加上額定負(fù)載轉(zhuǎn)速下降得少。屬于無級(jí)調(diào)速。適用于大部分三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。 2.改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速，屬于有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑度差，一般用于金屬切削機(jī)床。3.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。 //// （1）轉(zhuǎn)子回路串電阻：用于交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)。調(diào)速范圍小，電阻要消耗功率，電機(jī)效率低。一般用于起重機(jī)。 （2）改變電源電壓調(diào)速，調(diào)速范圍小，轉(zhuǎn)矩隨電壓降大幅度下降，三相電機(jī)一般不用。用于單相電機(jī)調(diào)速，如風(fēng)扇。 （3）串級(jí)調(diào)速，實(shí)質(zhì)就是就是轉(zhuǎn)子引入附加電動(dòng)勢(shì)，改變它大小來調(diào)速。也只用于繞線電動(dòng)機(jī)，但效率得到提高。 ////交流電機(jī)調(diào)速方法 一、變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法 ：改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速。 二、變頻調(diào)速方法 ：使用變頻器改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。 三、串級(jí)調(diào)速方法 ：串級(jí)調(diào)速是指繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢(shì)來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢(shì)所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級(jí)調(diào)速可分為電機(jī)串級(jí)調(diào)速、機(jī)械串級(jí)調(diào)速及晶閘管串級(jí)調(diào)速形式，多采用晶閘管串級(jí)調(diào)速。 //// 四、繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法： 線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。 五、定子調(diào)壓調(diào)速方法 ：改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī)，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。 六、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法 ：電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由籠型電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源。直流勵(lì)磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵(lì)磁電流的大小。 七、液力耦合器調(diào)速方法 ：液力耦合器是一種液力傳動(dòng)裝置，一般由泵輪和渦輪組成，當(dāng)泵輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于其中的液體受葉片推動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進(jìn)入渦輪時(shí)，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。通過不同的液力（潤(rùn)滑油和渦輪）達(dá)到調(diào)速。 （4）電磁調(diào)速。只用于滑差電機(jī)。通過改變勵(lì)磁線圈的電流無極平滑調(diào)速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制功率較小。不宜長(zhǎng)期低速運(yùn)行。 //// 實(shí)際應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用中，交流電動(dòng)機(jī)總是與生產(chǎn)機(jī)械相聯(lián)系，形成電力拖動(dòng)系統(tǒng)。不同的生產(chǎn)機(jī)械要求不同的速度，即使同一個(gè)生產(chǎn)機(jī)械在不同的運(yùn)行工況下，也需要不同的速度，因而需要對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行速度加以調(diào)節(jié)，即產(chǎn)生了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。交流電動(dòng)機(jī)，尤其是籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于沒有機(jī)械換向裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、造價(jià)低廉，且有良好的節(jié)能效果，在單機(jī)容量和速度極限等方面都比直流電動(dòng)機(jī)高;特別是在灰塵多、有危險(xiǎn)的惡劣環(huán)境里，交流電動(dòng)機(jī)更為適用。但交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能不如直流電動(dòng)機(jī)好，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，交流電動(dòng)機(jī)只能作恒速運(yùn)行。解決交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問題，一直是電力拖動(dòng)工作者所關(guān)注和研究的課題。發(fā)展簡(jiǎn)史早在20世紀(jì)30年代，不少學(xué)者就提出了各種交流調(diào)速系統(tǒng)，企圖改善交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。 電機(jī)主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉(zhuǎn)子（電樞） 、換向器和電刷等構(gòu)成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流， 電機(jī)的換向器就會(huì)自動(dòng)改變電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)方向，這樣，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下去。 有直流電機(jī)有以下缺點(diǎn) //// 結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，增加了制造成本； 容易被環(huán)境（如灰塵等）影響，降低了工作的可靠性； 換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，限制了使用范圍； 容易損壞，增加了維護(hù)成本等。 //// 二、無刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介 BLDC電機(jī)中的“BL”意為“無刷”，就是DC電機(jī)（有刷電機(jī)）中的“電刷”沒有了。 無刷直流電機(jī)(BLDC)以電子換向器取代了機(jī)械換向器，所以無刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點(diǎn)，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無換向火花、運(yùn)行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 無刷直流電機(jī)主要由用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成?？梢?，它和直流電機(jī)有著很多共同點(diǎn)，定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)差不多(原來的定子變?yōu)檗D(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子變?yōu)槎ㄗ?，繞組的連線也基本相同。但是，結(jié)構(gòu)上它們有一個(gè)明顯的區(qū)別：無刷直流電機(jī)沒有直流電機(jī)中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。這樣，電機(jī)結(jié)構(gòu)就相對(duì)簡(jiǎn)單，降低了電機(jī)的制造和維護(hù)成本，但無刷直流電機(jī)不能自動(dòng)換向(相)，犧牲的代價(jià)是電機(jī)控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機(jī)，有刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋需要 4 只功率管，而無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋則需要 6 只功率管)。 圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對(duì)極的無刷直流電機(jī)，它的定子在內(nèi)，轉(zhuǎn)子在外。另一種無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和這種剛剛相反，它的定子在外，轉(zhuǎn)子在內(nèi)，即定子是線圈繞組組成的機(jī)座，而轉(zhuǎn)子用永磁材料制造。 無刷直流電機(jī)有以下的特點(diǎn) //// 無刷直流電機(jī)的外特性好，能夠在低速下輸出大轉(zhuǎn)矩，使得它可以提供大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 無刷直流電機(jī)的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運(yùn)行； 無刷直流電機(jī)的效率高、過載能力強(qiáng)，使得它在拖動(dòng)系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)； 無刷直流電機(jī)的再生制動(dòng)效果好，由于它的轉(zhuǎn)子是永磁材料，制動(dòng)時(shí)電機(jī)可以進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)； 無刷直流電機(jī)的體積小，功率密度高； //// 無刷直流電機(jī)無機(jī)械換向器，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，可以防止塵土進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，可靠性高； 無刷直流電機(jī)比異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單。 //// 三、無刷直流電機(jī)工作原理 無刷直流電機(jī)的定子是線圈繞組電樞，轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機(jī)通以固定的直流電流，則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng)，電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來，只有實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)的不同相通以對(duì)應(yīng)的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)才可以跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 如圖2所示為無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖，為了方便描述，電機(jī)定子的線圈中心抽頭接電機(jī)電源 POWER，各相的端點(diǎn)接功率管，位置傳感器導(dǎo)通時(shí)使功率管的 G極接 12V，功率管導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的相線圈被通電。由于三個(gè)位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)依次導(dǎo)通，使得對(duì)應(yīng)的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也不斷地變化，電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這就是無刷直流電機(jī)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)原理——檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向連續(xù)均勻地變化。 電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，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(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 //// 直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場(chǎng)合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到?，F(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋? 此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來越小；像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。 四、無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法 //// 無刷直機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按不同類別可分多種驅(qū)動(dòng)方式，它們各有特點(diǎn)。 1.按驅(qū)動(dòng)波形：方波驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)方便，易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)無位置傳感器控制； 2.正弦驅(qū)動(dòng)：這種驅(qū)動(dòng)方式可以改善電機(jī)運(yùn)行效果，使輸出力矩均勻，但實(shí)現(xiàn)過程相對(duì)復(fù)雜。同時(shí)，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。 //// 五、無刷直流電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用領(lǐng)域一，辦公計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、電子數(shù)碼消費(fèi)品領(lǐng)域。 這是無刷直流電機(jī)普及最廣、數(shù)量最大的領(lǐng)域。比如在生活中常見的打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、電影攝影機(jī)、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)控制中，都有無刷直流電機(jī)的身影。 應(yīng)用領(lǐng)域二，工業(yè)控制領(lǐng)域。 //// 近些年，由于無刷直流電機(jī)大規(guī)模的研發(fā)和技術(shù)的逐漸成熟，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之?dāng)U大，已逐步成為工業(yè)用電動(dòng)機(jī)的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運(yùn)行效率而展開的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號(hào)的電機(jī)以滿足不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求。現(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動(dòng)化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機(jī)床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機(jī)都有涉獵。 應(yīng)用領(lǐng)域三，醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。 在國(guó)外，對(duì)無刷直流電機(jī)的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅(qū)動(dòng)人工心臟中的小型血泵；在國(guó)內(nèi)，手術(shù)用高速器具的高速離心機(jī)、熱像儀和測(cè)溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機(jī)。 應(yīng)用領(lǐng)域四，汽車領(lǐng)域。 //// 據(jù)分析在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機(jī) 20-30 個(gè)，而每輛豪華轎車則需要59個(gè)之多，除了核心發(fā)動(dòng)機(jī)外，在雨刷器、電動(dòng)車門、汽車空調(diào)、電動(dòng)車窗等部位都有電機(jī)的身影。隨著汽車工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機(jī)也必須滿足高效率、低能耗的標(biāo)準(zhǔn)。而無刷直流電機(jī)的低噪聲、壽命長(zhǎng)、無火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點(diǎn)完全符合，隨著其調(diào)速技術(shù)的日益成熟，性價(jià)比會(huì)越來越高，它在汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。 應(yīng)用領(lǐng)域五，家用電器領(lǐng)域。 “變頻”技術(shù)已非常普遍，作為中國(guó)家電的標(biāo)志逐漸占據(jù)了大部分的消費(fèi)市場(chǎng)，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。這種轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)上就是家電所用的電動(dòng)機(jī)由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)向無刷直流電機(jī)及其控制器的過渡，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機(jī)的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術(shù)的發(fā)展方向相同，它是多種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關(guān)的每一種技術(shù)的革新與進(jìn)步。 ////交流伺服電機(jī)的缺點(diǎn)是控制較復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)器參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整PID參數(shù)確定，而且需要更多的連線來支持其運(yùn)行工作。 兩者的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ? 直流伺服電機(jī)應(yīng)用在各類數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)以及需要精確控制恒定轉(zhuǎn)速或需要精確控制轉(zhuǎn)速變化曲線的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。由于直流伺服馬達(dá)既具有交流馬達(dá)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具有直流馬達(dá)的運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好的特點(diǎn)，故在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如醫(yī)療器械、儀表儀器、化工、輕紡以及家用電器等方面的應(yīng)用日益普及。 凡是對(duì)位置，速度和力矩的控制精度要求比較高的場(chǎng)合，都可以采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、電子、制藥、金融機(jī)具、自動(dòng)化生產(chǎn)線等。因?yàn)樗欧嘤迷诙ㄎ?、速度控制?chǎng)合，所以伺服又稱為運(yùn)動(dòng)控制。
S6D10-12A S6D10-24A S6D10-90A S6D10-24D S6D10-90D S6D15-12A S6D15-24A S6D15-90A S6D15-24D S6D15-90D S8D25-12A S8D25-24A S8D25-90A S8D25-24D S8D25-90D S8D40-12A S8D40-24A S8D40-90A S8D40-12D S8D40-12S S8D40-24D S8D40-24K S8D40-90D S9D40-12BH S9D40-24BH S9D40-90BH S9D40-24D S9D40-24K S9D60-12CH S9D60-24CH S9D60-90CH S9D60-12D S9D60-90D S9D90-12CH S9D90-24CH S9D90-90CH S9D90-12D S9D90-24D S9D90-24K S9D90-90D S9D90-90K S9D120-12CH S9D120-24CH S9D120-90CH S9D120-12D S9D120-24D S9D150-12CH S9D150-24CH S9D150-90CH S9D150-12D S9D150-24W S9D150-90K S9D200-12HH S9D200-90HH S9D200-12D S9D200-90D S9D300-24CH S9D300-24HH S9D300-90CH S9D300-90HH S9D300-180HH S9D300-90D
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