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05-16

无刷直流电机工作原理 其永磁体在运动关

引言:电机已发展为各种特殊类型,如步进电机、伺服电机、永磁电机等。我们有很多选择来选择适合所需的电机。无刷直流电机是一类是适用于要求高可靠性,高效率,单位重量更转矩等。文章将主要介绍无刷直流电机的工作原理和构造。 无刷直流电机的应用非常广泛,我们可以在周围的许多电子设备中找到直流电机,包括电动牙刷、洗衣机、打印机和汽车。而无刷直流电机可以在这些设备中高效、安全地运行着。 无刷直流电机是高可靠性、高效率和高功率尺寸比的电机。它与有刷直流 (BDC) 电机具有许多相同的扭矩和速度特性,但不包括电刷。从技术上讲,它是一种永磁同步电机 (PMSM),但它被命名为无刷直流,因为它使用直流电源使用逆变器以简单的换向方法运行,并且不涉及电刷。在某些情况下,定子绕组的构造与非正弦换向相匹配。 无刷直流电机的工作原理 无刷直流电机具有独特的反电动势波形,使其行为类似于有刷直流 (BDC) 电机。洛伦兹力定律指出,当载流导体置于磁场中时,它就会受到力的作用。作为反作用力的结果,磁铁将受到相等且相反的力。在无刷直流电机中,载流导体是静止的,而永磁体在运动。 无刷直流电机 当定子线圈从源头获得电源时,它变成电磁体并开始在气隙中产生均匀场。虽然电源是直流,但开关使产生梯形交流电压波形。由于电磁定子和永磁转子之间的相互作用力,转子继续旋转。随着绕组切换为高、低信号,相应的绕组作为北极和南极通电。具有北极和南极的永磁转子与定子极对齐,从而导致电机旋转。 无刷直流电机不能直接依靠直流电压源运行。它有一个带永磁体的转子,一个带绕组和电子换向的定子。通常,三个霍尔传感器用于检测转子位置,并根据霍尔传感器输入执行换向。电机由矩形或梯形电压冲程以及给定的转子位置驱动。必须在相之间正确施加电压冲程,以便定子磁通和转子磁通之间的角度保持接近 90°,以产生最大扭矩。 无刷直流电机的基本组成部分 无刷直流电机类似于有刷直流电机,但顾名思义,无刷直流电机不利用电刷进行换向,而是通过电子方式进行换向。在普通的有刷直流电机中,电刷用于在转子在固定磁场中转动时传递转子的功率。 无刷直流电机由两个基本部分组成:定子和转子。永磁体安装在无刷直流电机的转子上,定子被扭曲成特定的极数。同样,控制无刷直流电机的电路与定子绕组相关联。逆变器、控制电路或调节器并入定子集合中。这是无刷电机和典型有刷直流电机之间的基本结构差异。 无刷直流电机 无刷电机是一种直流 (DC) 电机,无需传统有刷电机的机械电刷和换向器即可工作。尽管初始成本较高,但与有刷电机相比,它具有特别有利的环境,并且从长远来看效率更高。无刷发动机用于非开挖施工的不同部分。 文章主要介绍了无刷直流电机的工作原理,浏览全文可以了解到无刷直流电机具有独特的反电动势波形,使其行为类似于有刷直流 (BDC) 电机。洛伦兹力定律指出,当载流导体置于磁场中时,它就会受到力的作用。作为反作用力的结果,磁铁将受到相等且相反的力。在无刷直流电机中,载流导体是静止的,而永磁体在运动。  
05-10

无刷电机工作原理介绍

我们常用的无刷电机有哪些技术,如何解释这些专业术语,各种参数和设备之间的区别和联系是什么? 无刷电动机的基本概念 根据电机的结构和工作原理,将电机分为有刷电机、内转子无刷电机和外转子无刷电机。 有刷电动机:我们也叫直流电动机或碳刷电动机,它是最古老的电动机类型,也是当今电动机种类最多的一种。电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不旋转。线圈电流方向的交替变化是由随电机旋转的换向器和电刷来实现的。这种电机具有成本低、转矩大、结构简单、维修方便等优点。但是,由于结构上的局限性,缺点也比较明显:1。机械换向产生的火花会引起换向器与电刷之间的摩擦、电磁干扰、高噪声、寿命短。2.结构复杂,可靠性差,故障多,需要经常维修。3.由于换向器的存在,限制了转子惯量的进一步减小,影响了动态性能。因此,在模型界,它主要用于速度慢、对振动不敏感的汽车模型和船舶模型,飞机模型很少使用刷电机。 无刷电机:这是模具世界中除刷电机外使用最多的电机。无刷直流电动机不采用机械刷装置,而是采用方波自控永磁同步电动机。霍尔传感器被用来代替碳。电刷换向器采用钕铁硼作为转子的永磁材料,与一般的传统直流电机相比,在性能上有很大的优势。它具有效率高、能耗低、噪声低、寿命长、可靠性高、伺服控制、无级变频调速等优点。。。它比刷过的要贵,而且不容易保养。它广泛应用于模型飞机,高速汽车模型和船舶模型。 然而,单台无刷电机并不是一个完整的电力系统,无刷电机基本上必须由无刷控制器控制,即电子稳定控制系统(ESC)来实现连续运行。普通碳刷电机旋转绕组,而无刷电机旋转磁铁,无论是外转子结构还是内转子结构。因此,任何电机都是由定子和转子组成的。 无刷电机的定子是产生旋转磁场的部件,它支持转子旋转。主要由硅钢片、漆包线、轴承、支架组成;转子上贴着钕铁硼磁体,在定子旋转磁场的作用下旋转。它主要由转轴、磁铁和支架组成。此外,定子和转子组成的极对数也会影响电机的转速和转矩。 无刷电机结构 无刷电机的前盖、中壳和后盖主要是整体结构件,起着构成电机整体结构的作用。然而,外转子无刷电机的外壳也是磁体的磁路,因此外壳必须由导磁材料制成。内转子外壳仅为结构件,材料不受限制。然而,内转子电机比外转子电机多出一个转子铁心,并且该转子铁心的功能也在磁路路径中起作用。 磁铁:安装在转子上,是无刷电机的重要组成部分。无刷电机的大部分性能参数都与磁体有关,包括功率、转速、转矩等。 硅钢片:是开槽无刷电机的重要组成部分。当然,无槽无刷电机没有硅钢片,但目前大多数无刷电机都是开槽的。它在整个系统中的作用主要是降低磁阻,参与磁路的运行。 转轴:是电动机转子的直接受力部件。转轴的硬度必须满足转子高速旋转的要求。 轴承:是电机平稳运行的保证。轴承可分为滑动轴承和滚动轴承,滚动轴承又可细分为深沟球轴承、滚针轴承和角接触轴承等十大类。目前,无刷电机大多采用深沟球轴承。 无刷直流电动机的工作原理 无刷直流电动机的动力系统由转子、定子和位置传感器三部分组成。位置传感器根据转子位置的变化将定子绕组的电流按一定的顺序进行换向(即检测转子磁极相对于定子绕组的位置,并在确定的位置产生位置感测信号,由信号转换电路处理,为了控制功率开关电路,根据一定的逻辑关系切换绕组电流)。定子绕组的工作电压由位置传感器的输出控制的电子开关电路提供。 一般来说,无刷电机的结构比较简单,无刷电子调速器(即ESC)决定其性能。一个好的电子稳定控制系统需要有单片机控制程序设计、电路设计以及复杂的整体控制等过程的处理技术,所以一般来说,价格远高于无刷电机。  
05-06

直流电机分类概述

直流电机分类概述 直流发电机工作原理 直流发电机的工作原理是将电枢线圈中感应的交流电动势,在换向器将其从电刷端引出时,随着电刷的换向,变为直流电动势。 感应电动势的方向应根据右手法则确定(磁感应线指向手掌,拇指指向导体的移动方向,其他四个手指指向导体中感应电动势的方向)。 直流电动机的工作原理 导体的受力方向由左手法则决定。这对电磁力形成作用在电枢上的转矩,在旋转电机中称为电磁转矩。扭矩的方向是逆时针的,试图使电枢逆时针旋转。如果该电磁转矩可以克服电枢上的电阻转矩(例如摩擦和其他负载转矩引起的电阻转矩),电枢可以逆时针旋转。 直流电动机的原理和结构 直流电机是一种依赖于直流工作电压的电机。广泛应用于录音机、录像机、DVD播放机、电动剃须刀、电子手表、玩具等。 电机(英文:Electric machine,俗称“motor”)是指根据电磁感应定律转换或传输电能的电磁装置。在电路中,它由字母M(旧标准中的D)表示。其主要功能是产生驱动力矩,作为电器或各种机器的动力源。发电机由电路中的字母G表示。它的主要功能是将机械能转换成电能。目前,最常用的是利用热能和水能驱动发电机转子发电。
04-29

转子电机的优缺点

转子电机的优缺点,是转子是一个环形,励磁线圈在定子内部,其圆形旋转结构的电机称为外转子电机或倒置电机。外转子电机根据其特点可用于不同的场合,如低速大转矩、直接驱动、恒速、低速变化等。当电机尺寸相同时,内转子的直径没有外转子的直径大,扭矩通常与D2L成正比(d是转子的直径,l是轴向长度),外转子在低速时可以产生大扭矩。外转子转动惯量大,有利于稳定转速运行。另一方面,在需要频繁启动和停止或频繁调速操作(包括瞬态操作)时,不适合使用这种电机。外转子电机和内转子电机的优缺点。 PM型、VR型、HB型转子和定子可组装成外转子电机。例如,HB步进电机,外转子上有永磁体,但电机ode会产生较大的漏磁,定子绕组在内部,适合闭环控制。这种电机很少使用开环控制。用外行的话来说,区别在于翻个底朝外和翻个底朝外。 内转子电机是一起旋转的转子电机的主轴,电机底座是固定的,使用外壳作为定子,内转子和主轴作为转子。外转子电机是指转子与电机外壳一起旋转,电机主轴固定,外壳为转子,内部和主轴为定子。 在相同转子重量的情况下,内部旋转没有外部旋转惯性大,因此内部旋转VK具有高、低扭矩,而外部旋转正好相反。电机内部转矩小,转速高,一般用于汽车、轮船、直升机等交通模型,而电机外部转子的冷却效果更好。 如果内部电机烧毁,维修困难,不能自绕漆包线,外部转子电机可以自行修复。
04-27

BLDC 电机的十大热门应用市场有哪些?(三)

风机   (三) 风机包括:风扇、油烟机、吹风机、风帘机、暖通空调风机等等。主要的下游制造商有美的、艾美特、格力、先锋、华帝、老板等等。 从家用风扇来看,这一块是非常大的市场,中国家用风扇的产量是非常大的,根据国家统计局的数据,2018年,我国家用风扇的产量是1.8亿台,2017年没有12月的数据,但11个月的数据是1.6亿台,2016年是1.6亿台,估计2019年有1.9亿台左右。 目前国内主流的小家电厂商,比如美的、先锋、日彩、艾美特等等,基本上都有采用无刷电机的产品面市。其中艾美特的数量最大,小米的成本最低。 随着小米等一些跨界厂商的进入,家用风扇领域的无刷电机转换率开始加快。现在,在家用风扇领域,国内无刷电机厂商已经有一席之地了。 除了家用风扇,还有设备散热风扇,设备扇热风扇其实在多年以前就开始向无刷电机开始转换。在这个领域有一个标杆企业,那就是依必安派特(EBM),该公司的风机和电机产品广泛应用在了通风、空调、制冷、家电、供暖和汽车等多个行业。 目前,国内有不少公司在做与EBM类似的无刷散热风扇,而且已经抢占了不少EBM的市场。 特别是国内充电桩的兴起,国内厂商的机会应该很大。现在国家还将充电桩列入了“新基建”项目,今年应该会有更大的发展。 还有冰柜冷却风机,由于行业标准和国家能效标准的影响,冰柜冷却风机开始转向BLDC电机,而且转换速度相对较快,产品数量比较大。预计在2022年之前,60%的冰柜冷却机将会换成变频电机。目前冰柜冷却机方面的国内配套厂商主要集中在长三角和珠三角地区。 风机方面,还有抽油烟机,它是厨房电器的重要组成部分。不过由于成本原因,抽油烟机的无刷化转换率还不高。目前变频的方案大约是150元左右,但非无刷电机方案基本百元内就能搞定,低成本的甚至只需要30元左右。 此外,还有一个这两年开始起量的空气循环扇,目前价值量还算高,一般成品都是要七八百一台,贵一点的两三千的也有。 压缩机 由于冰箱压缩机的转速决定了冰箱内部的温度,而变频冰箱压缩机的转速可根据温度来发生改变,从而可以让冰箱根据当前的温度情况做出调整,让冰箱内的温度更好地保持恒定。这样,食物的保鲜效果将更好。变频冰箱压缩机大都选择BLDC电机,因此工作的时候效率更高,噪声更小,而且使用寿命更高。 还有就是空调压缩机,目前变频空调已经基本上深入人心,空调变频化已经是大势所趋。国内空调的产量也是相当大的。根据国家统计局的统计,2018年空调用电机的产量是3.6亿台,空调用BLDC电机的产量为9600万台左右。而且,空调用BLDC电机的产量基本上每年都在上升。 电动工具 电动工具是应用最为广泛的五金机电产品之一。因其结构轻盈、携带使用方便、出产效率高,能耗低等特点,广泛应用在建筑、装饰装潢、木业加工、金属加工,以及其他制造业等各应用行业的钻、切、磨等加工环节。 随着技术的不断发展,以及DIY观念逐渐被人们接受,电动工具的应用范围也在不断扩展,许多传统手动工具作业的领域开始更多地被电动工具所取代,电动工具也正在从产业应用拓展到家庭生活当中。电动工具的需求量正在逐年增加。 电动工具的无刷化其实很早就开始了,在2010年时,国外有些品牌就推出了采用无刷电机的电动工具了。随着锂电池技术的成熟,价格越来越亲民,手持工具的量级在逐年增加,现在可与插电式的工具平分秋色。 据统计,国内电扳手基本上已经实现了无刷化,电钻类、高压型,以及园林类工具还没有完全无刷化,不过也转换过程中。 这主要是由于无刷电机的节能和高效率,让手持式电动工具可以运行更长时间。现在很多国际厂商和国内厂商都投入很多资源进行产品开发,比如Bosch、Dewalt、Milwaukee、Ryobi、Makita等。 目前国内的电动工具发展也很迅速,特别是在江浙一带,集中很多电动工具厂商。最近几年江浙一带的无刷电机控制方案成本下降很快,不少厂商已经发动了价格战,据说一个电动工具的无刷电机控制方案也就6、7元左右,有的甚至只需要4、5元。 泵类 水泵是一个比较传统的行业,其种类繁多,方案类型也多种多样。就算是相同功率的驱动板,目前市面上就有多种,价格从不到两元的,到四、五十元不等。 在水泵应用中,中大型功率多以三相异步电机为主,小微型水泵以AC两极泵为主。现在北方取暖改造对于泵类方案的技术创新是一个好机会。 如果只从技术的角度来说,无刷电机是比较适合在泵类领域应用的,其体积、功率密度,甚至成本都有一定的优势。 个人保健护理 在个人保健护理方面,有两个比较有代表性的产品,一是戴森的网红产品风筒,另一个是筋膜枪。 自从Dyson推出了采用高速数码电机的风筒产品后,带火了整个风筒市场。 根据以前晶丰明源的钱志存的介绍,目前国内的风筒方案主要有三个方向:一是以Dyson为标杆的,采用超高速无刷电机的方案,转速一般是10万转左右,最高的有16万转每分钟;二是U马达取代方案,转速与U马达类似,其优势是重量轻,风压大;三是外转子高压方案,其电机主要是仿制Nedic的方案。 目前国内的仿制产品,不是以前单纯的抄了,基本上都做到了专利规避,并且做了一定的创新。 筋膜枪的出货量近年来开始井喷。据说现在健身房教练和运动爱好者都配备了筋膜枪。筋膜枪是利用了震动的力学原理,通过筋膜枪将震动传递到深层的筋膜肌肉,达到放松筋膜的作用,降低肌肉张力。有人将筋膜枪当作是运动后的放松神器。 不过现在筋膜枪的水也很深,虽然外形看起来都差不多,但价格从100多元的到3000多元的都有。现在筋膜枪使用的BLDC电机控制驱动板的市场售价已经下降到了8.x元,甚至还出现了6元左右的控制驱动板。使得筋膜枪的价格迅速下降了。 据说有家电机厂商,本来快要倒闭了的,但靠筋膜枪一个产品,立马起死回生了。而且还过得相当滋润了。 当然,除了这两个产品,还有男生用的剃须刀,女生有的美容仪等产品也都有向无刷电机转换的趋势。 结语 总的来说,BLDC电机还处于起步阶段,应用现在也是百花齐放。除了我这里讲到的一些,还有很多,比如服务机器人,AGV,扫地机器人、破壁机、炒菜机、洗碗机等等都有它的身影,其实,我们生活中用到电机的地方很多,未来还有很多应用等待我们去挖掘。
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