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新聞資訊

直流無刷電機（BLDC：Brushless Direct Current Motor）

發(fā)布時間：2023-04-25 09:58:00
作者：川銘精工
閱讀：5673

電機有各式各樣的種類，而無刷直流電機是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機。它集直流電機與交流電機的優(yōu)點于一身，既有直流電機良好的調(diào)整性能，又有交流電機結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點。因而備受市場歡迎，廣泛應(yīng)用于汽車、家電、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域中。


無刷電機(1).jpg


一、直流無刷電機的結(jié)構(gòu)跟工作原理

無刷直流電機（Brushless Direct Current Motor）由同步電動機和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。BLDCM控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括電機本體、驅(qū)動電路與控制電路三個主要部分。


直流無刷電動機（Brushless Direct Current Motor）主要由帶有線圈繞組的定子、用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子和位置傳感器組成。位置傳感器，根據(jù)需要，也可以不配置。


1、定子

微信圖片_20230424095028.jpg

▲定子

通常，大多數(shù)BLDC電機由三個定子繞組組成，這三個定子繞組以星形或“Y”形連接（無中性點）。另外，基于線圈互連，定子繞組進(jìn)一步分為梯形和正弦電動機。

微信圖片_20230424095401.jpg


▲BLDC電機反電動勢

在梯形電動機中，驅(qū)動電流和反電動勢均呈梯形形狀（在正弦電動機的情況下為正弦形）。通常，在汽車和機器人技術(shù)（混合動力汽車和機器人手臂）中使用額定48 V（或以下）的電動機。

2、轉(zhuǎn)子


  • BLDC電動機的轉(zhuǎn)子部分由永磁體（通常是稀土合金磁體，例如釹（Nd），釤鈷（SmCo）和釹鐵硼（NdFeB）組成。


  • 根據(jù)應(yīng)用，極數(shù)可以在2到8個之間變化，北極（N）和南極（S）交替放置。下圖顯示了磁極的三種不同布置。


  • （a）磁體放置在轉(zhuǎn)子的外周上。


  • （b）稱為電磁嵌入式轉(zhuǎn)子，其中矩形永磁體嵌入轉(zhuǎn)子的鐵心中。


  • （c）將磁體插入轉(zhuǎn)子的鐵芯中。


微信圖片_20230424100809.jpg

  • ▲BLDC電機轉(zhuǎn)子

3、位置傳感器（霍爾傳感器）


由于BLDC電機中沒有電刷，因此換向是電子控制的。為了使電機旋轉(zhuǎn)，必須順序地給定子繞組通電，并且必須知道轉(zhuǎn)子的位置（即轉(zhuǎn)子的北極和南極）才能精確地給一組特定的定子繞組通電。
通常使用霍爾傳感器（根據(jù)霍爾效應(yīng)原理工作）的位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置并將其轉(zhuǎn)換為電信號。大多數(shù)BLDC電機使用三個霍爾傳感器，這些傳感器嵌入到定子中以檢測轉(zhuǎn)子的位置。


在BLDC電機中，永磁體（轉(zhuǎn)子）是運動的，而載流導(dǎo)體（定子）是固定的。

微信圖片_20230424102656.gif

▲BLDC電機運轉(zhuǎn)示意圖


當(dāng)定子線圈從電源獲得電源時，它就變成電磁體并開始在氣隙中產(chǎn)生均勻的磁場。盡管電源是直流電，但開關(guān)仍會產(chǎn)生具有梯形形狀的交流電壓波形。由于電磁定子和永磁轉(zhuǎn)子之間的相互作用力，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。



通過將繞組切換為高和低信號，相應(yīng)的繞組被激勵為北極和南極。帶有南極和北極的永磁轉(zhuǎn)子與定子極對齊，從而導(dǎo)致電機旋轉(zhuǎn)。


微信圖片_20230424103009.gif

無刷直流電機有三種配置：單相，兩相和三相。其中，三相BLDC是最常見的一種。


二、無刷電機的優(yōu)點與不足：

優(yōu)點：?高輸出功率?小尺寸和重量?散熱性好、效率高?運行速度范圍寬?低電噪聲?高可靠性和低維護要求?高動態(tài)響應(yīng)?電磁干擾少
不足：?控制該電機所需的電子控制器很昂貴?需要復(fù)雜的驅(qū)動電路?需要額外的位置傳感器（FOC不用）

三、直流無刷電機的應(yīng)用范圍

無刷直流電機廣泛用于各種應(yīng)用需求，例如工業(yè)控制（在紡織、冶金、印刷、自動化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機都發(fā)揮重要的作用。），汽車（雨刷器、電動車門、汽車空調(diào)、電動車窗等部位都有電機的身影。），航空，自動化系統(tǒng)（在生活中常見的打印機、傳真機、復(fù)印機、硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、電影攝影機等，在它們的主軸和附屬運動的帶動控制中，都有無刷直流電機的身影。）
醫(yī)療保健設(shè)備（對無刷直流電機的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅(qū)動人工心臟中的小型血泵;在國內(nèi)，手術(shù)用高速器具的高速離心機、熱像儀和測溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機。）等領(lǐng)域中的各種負(fù)載，恒定負(fù)載和定位應(yīng)用。


四、直流無刷電機與直流有刷電機的區(qū)別


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▲直流無刷電機與直流有刷電機對比

如果您想了解更多直流無刷電動機的相關(guān)內(nèi)容，可以關(guān)注川銘官網(wǎng)新聞板塊行業(yè)資訊，如需要直流無刷電機選型的詳資料以及減速機3D尺寸圖請致電聯(lián)系我們，聯(lián)系電話：400-665-6651，竭誠為您服務(wù)。

 



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