直流无刷电机

一种典型的机电一体化产品
直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor,简称BLDCM)是指由方波电流驱动的、能够将直流电能转换成机械能 (直流电动机) 或将机械能转换成直流电能(直流发电机)并且不含有碳刷旋转电机[7],由定子转子和电机控制部分组成,通过方波电流进行控制驱动,控制逆变器功率管使其以指定的规律导通、断开,令定子电枢产生以60°电角度持续前进的磁势,带动转子的旋转[4][5],有开环和闭环两种控制方法[7],其区别于有刷电机最大的特点就是没有碳刷,安全、无磨损且调速性能好,在电子数码、工业控制、医疗、汽车等领域取得了广泛的应用。[1][2][3]

介绍

直流无刷电机由转子、定子及电机控制部分组成,其中转子的主要部件是永磁体,定子包含线圈绕组铁心,电机控制部分则包含了检相、换相元件以及无刷电机控制器。除去电子换相部分,直流无刷电机的结构较为简单。直流无刷电机是以永磁直流有刷电机为基础改进发展出来的,其特点是机电一体化[1][2]随着电子控制技术的发展,直流无刷电机控制电流波形方波发展到更平滑的正弦波和同步控制,同步运行无刷电机,又称同步电机。目前的直流无刷电机仅包含单一方波电流输入,不涉及同步控制技术的电机。相较于永磁直流有刷电机,直流无刷电机在功率密度、峰值效率、运行寿命、可靠性、结构坚固性方面都更强,仅在控制器成本上稍显劣势。[1]

发展简史

直流无刷电机是在永磁直流有刷电机的基础上发展而来的,其结构上要比有刷电机更为复杂。直流有刷电机具有响应速度快速、启动转矩大、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的特性,但由于直流电机有着额定负载下恒定转矩的特性,其电枢磁场转子磁场必须一直保持垂直,这就要利用碳刷整流子。碳刷在电机转动时摩擦会升温产生火花,其不仅在使用寿命上低于无刷电机,在一些要求高安全的使用场合也受到限制。[8][9]