直流无刷电机原理及应用PPT课件
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无刷直流电机运行原理与基本控制方法课件
t
T4 T4 T6 T6 T2 T2 T4
0 60 120 180 240 300 360 420
HALL状态 101 100 110 010 011 001
导通功率管 T4 T4
T6
T6
T2
T2
33
无刷直流电机的制动控制
T1
T3
T5
T1
T3
T5
D1
20
无刷直流电机的电路模型
Halla
ea
t
Hallb
eb
t
Hallc
ec
t
101 100 110 010 011 001 101
PWM a
t
ia
t
PWM b
t
ib
t
PWM c
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
ic
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
30％ 18.5％ 33.8％ 42.4%
30％
37.5 ％
15.4 ％
42.4 %
无刷直流电机的换流模式
（1）采用pwm-on方式时，下桥换相和上桥换相的换相转矩脉动相等，且最小；非换 向相电流脉动也是最小的； （2）采用on-pwm方式时，下桥和上桥换相转矩脉动相等且比pwm-on方式大，非换向 相电流脉动也比pwm-on方式时大。 （3）采用H_pwm-L_on方式时，下桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动大且与on-pwm 方式时的转矩脉动和电流脉动相等，上桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动小且与 pwm-on方式时的转矩脉动和电流脉动相等。 （4）采用H_on-L_pwm方式时，下桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动小且与pwm-on 方式时的转矩脉动和电流脉动相等，上桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动大且与 on-pwm方式时的转矩脉动和电流脉动相等。 （5）采用H_pwm-L_pwm方式时，换相转矩脉动最大且非换向相电流脉动也最大。
《无刷直流电机》课件
维护与成本
无刷直流电机结构简单，维护成本较低，而交流电机结构复杂，维护 成本较高。
与永磁同步电机的比较
磁场结构
无刷直流电机采用电子换向，没有永磁同步电机的永磁体，因此 磁场结构不同。
调速性能
永磁同步电机具有较高的效率和转矩密度，但调速范围较窄；而无 刷直流电机调速范围广，适用于多种应用场景。
成本与维护
可靠性
总结词
无刷直流电机具有较高的可靠性，能够保证长期稳定运行。
详细描述
无刷直流电机采用电子换向技术，减少了机械磨损和故障，因此具有较高的可靠 性。此外，无刷直流电机还具有较长的使用寿命和较低的维护成本，这使得它在 需要高可靠性的应用中成为理想选择，如医疗器械、军事装备等领域。
04
无刷直流电机的驱动控制
无刷直流电机的成本和维护相对较低，而永磁同步电机由于使用了 永磁材料，成本较高，但具有更高的效率和性能。
感谢您的观看
THANKS
05
无刷直流电机的发展趋势 与挑战
技术发展趋势
1 2 3
高效能化
随着技术的进步，无刷直流电机在效率、功率密 度和可靠性方面不断提升，以满足更广泛的应用 需求。
智能化控制
通过引入先进的控制算法和传感器技术，实现无 刷直流电机的智能化控制，提高其性能和稳定性 。
集成化设计
将无刷直流电机与其他部件（如驱动器、传感器 等）集成在一起，简化系统结构，降低成本。
详细描述
无刷直流电机采用先进的电子换向技术，避免了传统直流电 机机械换向器的损耗，因此具有更高的效率和功率密度。这 使得无刷直流电机在需要高效率和高功率密度的应用中表现 出色，如电动工具、电动车等领域。
调速性能
总结词
无刷直流电机具有优良的调速性能，可满足不同应用需求。
无刷直流电机结构简单，维护成本较低，而交流电机结构复杂，维护 成本较高。
与永磁同步电机的比较
磁场结构
无刷直流电机采用电子换向，没有永磁同步电机的永磁体，因此 磁场结构不同。
调速性能
永磁同步电机具有较高的效率和转矩密度，但调速范围较窄；而无 刷直流电机调速范围广，适用于多种应用场景。
成本与维护
可靠性
总结词
无刷直流电机具有较高的可靠性，能够保证长期稳定运行。
详细描述
无刷直流电机采用电子换向技术，减少了机械磨损和故障，因此具有较高的可靠 性。此外，无刷直流电机还具有较长的使用寿命和较低的维护成本，这使得它在 需要高可靠性的应用中成为理想选择，如医疗器械、军事装备等领域。
04
无刷直流电机的驱动控制
无刷直流电机的成本和维护相对较低，而永磁同步电机由于使用了 永磁材料，成本较高，但具有更高的效率和性能。
感谢您的观看
THANKS
05
无刷直流电机的发展趋势 与挑战
技术发展趋势
1 2 3
高效能化
随着技术的进步，无刷直流电机在效率、功率密 度和可靠性方面不断提升，以满足更广泛的应用 需求。
智能化控制
通过引入先进的控制算法和传感器技术，实现无 刷直流电机的智能化控制，提高其性能和稳定性 。
集成化设计
将无刷直流电机与其他部件（如驱动器、传感器 等）集成在一起，简化系统结构，降低成本。
详细描述
无刷直流电机采用先进的电子换向技术，避免了传统直流电 机机械换向器的损耗，因此具有更高的效率和功率密度。这 使得无刷直流电机在需要高效率和高功率密度的应用中表现 出色，如电动工具、电动车等领域。
调速性能
总结词
无刷直流电机具有优良的调速性能，可满足不同应用需求。
无刷直流电机简介PPT课件
图十一 增加辅助齿槽示意图作用： 在一个转子旋转周期内， 齿槽数增多导致齿槽转矩的变化频率增加， 进而增大了谐波次数， 谐波次数增大导致谐波振幅变小， 最终消弱齿槽转矩。
第18页/共21页
方法三：无铁芯法
作用： 铁芯使用注塑结构，使气隙磁导率约等于铁 心磁导率，从根本上消除齿槽效应。
图十二 无铁芯法示意图
（2）机械转矩波动 机械转矩波动的主要成因是齿槽效应的存在，由于齿槽使得气隙磁场
分布不均，从而产生齿槽转矩。需从机械结构优化入手：
方法一：斜槽法
定子斜槽以及转 子导条斜安装法 示意图
图十 斜槽法示意图 作用： 通过减小电机的倾斜因数，使其小于1，达到减小 转矩波动的目的。
第17页/共21页
方法二：辅助齿槽法
第8页/共21页
（1）电压方程
ua R 0 0 ia L M M ia ea 1
ub
0
R
0
ib
M
L
M
p
ib
eb
un
1
uc 0 0 R ic M M L ic ec 1
式中,ua、ub、uc ——三相绕组的端电压(V ) ia、ib、ic ——三相绕组的相电流(A ) ea、eb、ec ——三相绕组的反电势(V ) un ——中性点电压(V ) L ——相绕组自感( H ) M ——每两相绕组间的互感( H ) p ——微分算子,p =d/dt
说电流波形不可能是理想的方波，这时就会出现三种不同的情况。
第14页/共21页
已知： ib (ia ic ) ，换相期间三相反电动势幅值相等，且有： eA eC E, eB E
可以得出当A向C相过渡时，转矩大小为：
TAC
eAiA eBiB
第7章无刷直流电动机-PPT课件
32
工作原理
磁 →转 态逻极子改辑图每 变变示转 一换位过 次置→，60→ V电o，1位机、逆置有V变6信6开器个号通开磁关状磁位管态极置换，转信流三过号一相6→次各0逻o、导图辑定通示变子1位2换磁0置o状—→ →—两A、相B导相通导三通相→六I:状E+态-A- →V1、V2 开通→ A、C
B转-E子- 磁→场电顺机时顺针时连针续旋旋转转、定相子导磁通场→隔I: 6E0+O-跳A-跃C-旋E-转→
4
7.1 无刷直流电动机系统 7.1.1 概述及基本组成
直流电 源
逆变器
电机本体
输出
控制信号
控制器
位置传感器
无刷直流电机构成框图
5
1. 电动机本体
定子
永磁转子 传感器定子 传感器转子
(a) 结构示意图
(b) 定转子实际结构
无刷直流电动机结构
6
N S
S N
N S
S N
表面式磁极
N N
NNSS源自SSUSA
B
C
VT1 H1 H2 H3
VT2
VT3
22
在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3 周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如 图所示。 H1
0
120
240 360
480
t
H2
0
120
240 360
480
t
H3
0
120
240 360
480
t
旋转磁场在360电角度范围内有三种磁状态，每种 磁状态持续120电角度。我们把这种工作方式叫做单 相导通星形三相三状态。
7.4.4 无刷直流电动机稳态性能的简化分析
工作原理
磁 →转 态逻极子改辑图每 变变示转 一换位过 次置→，60→ V电o，1位机、逆置有V变6信6开器个号通开磁关状磁位管态极置换，转信流三过号一相6→次各0逻o、导图辑定通示变子1位2换磁0置o状—→ →—两A、相B导相通导三通相→六I:状E+态-A- →V1、V2 开通→ A、C
B转-E子- 磁→场电顺机时顺针时连针续旋旋转转、定相子导磁通场→隔I: 6E0+O-跳A-跃C-旋E-转→
4
7.1 无刷直流电动机系统 7.1.1 概述及基本组成
直流电 源
逆变器
电机本体
输出
控制信号
控制器
位置传感器
无刷直流电机构成框图
5
1. 电动机本体
定子
永磁转子 传感器定子 传感器转子
(a) 结构示意图
(b) 定转子实际结构
无刷直流电动机结构
6
N S
S N
N S
S N
表面式磁极
N N
NNSS源自SSUSA
B
C
VT1 H1 H2 H3
VT2
VT3
22
在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3 周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如 图所示。 H1
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240 360
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旋转磁场在360电角度范围内有三种磁状态，每种 磁状态持续120电角度。我们把这种工作方式叫做单 相导通星形三相三状态。
7.4.4 无刷直流电动机稳态性能的简化分析
永磁无刷直流电机(电机控制)课件
设备的驱动。
新能源
用于风力发电、太阳能 发电等新能源设备的驱
动和控制。
汽车电子
用于电动汽车、混合动 力汽车等车辆的驱动和
控制。
其他领域
如航空航天、医疗器械 、智能家居等需要高精
度控制的领域。
02
电机控制系统
控制系统概述
控制系统是永磁无刷直流电机的重要组成部分，用于实现电机的启动、调速、制 动等功能。
永磁无刷直流电机通过控制电流 的相位和幅值，实现电机的启动 、调速和制动等功能。
结构与特点
结构
永磁无刷直流电机由定子、转子和控 制器三部分组成。定子包括永磁体和 电枢绕组，转子为金属导体。
特点
具有高效、高可靠性、高控制精度、 长寿命等优点，适用于需要高精度控 制的应用场景。
应用领域
工业自动化
用于各种自动化生产线 、机器人、数控机床等
电磁干扰和噪声
无刷直流电机在运行过程中会产生电磁干 扰和噪声，对周围环境和人体健康造成一 定影响，需要采取措施进行抑制。
未来研究方向
高效能电机及其控制技术
研究新型的电机结构和控制策略，以 提高电机的能效和稳定性。
智能感知与故障诊断
利用传感器和智能算法，实现对电机 系统的实时感知和故障诊断，提高系 统的可靠性和安全性。
模糊控制算法
总结词
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过模糊化输入变量和模糊规则实现控 制输出。
详细描述
模糊控制算法将输入变量的精确值模糊化，转换为模糊集合，然后根据模糊规则进行逻 辑运算，得到输出变量的模糊集合。最后，对输出变量的模糊集合进行去模糊化，得到 精确的控制输出。模糊控制算法能够处理不确定性和非线性问题，适用于永磁无刷直流
新能源
用于风力发电、太阳能 发电等新能源设备的驱
动和控制。
汽车电子
用于电动汽车、混合动 力汽车等车辆的驱动和
控制。
其他领域
如航空航天、医疗器械 、智能家居等需要高精
度控制的领域。
02
电机控制系统
控制系统概述
控制系统是永磁无刷直流电机的重要组成部分，用于实现电机的启动、调速、制 动等功能。
永磁无刷直流电机通过控制电流 的相位和幅值，实现电机的启动 、调速和制动等功能。
结构与特点
结构
永磁无刷直流电机由定子、转子和控 制器三部分组成。定子包括永磁体和 电枢绕组，转子为金属导体。
特点
具有高效、高可靠性、高控制精度、 长寿命等优点，适用于需要高精度控 制的应用场景。
应用领域
工业自动化
用于各种自动化生产线 、机器人、数控机床等
电磁干扰和噪声
无刷直流电机在运行过程中会产生电磁干 扰和噪声，对周围环境和人体健康造成一 定影响，需要采取措施进行抑制。
未来研究方向
高效能电机及其控制技术
研究新型的电机结构和控制策略，以 提高电机的能效和稳定性。
智能感知与故障诊断
利用传感器和智能算法，实现对电机 系统的实时感知和故障诊断，提高系 统的可靠性和安全性。
模糊控制算法
总结词
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过模糊化输入变量和模糊规则实现控 制输出。
详细描述
模糊控制算法将输入变量的精确值模糊化，转换为模糊集合，然后根据模糊规则进行逻 辑运算，得到输出变量的模糊集合。最后，对输出变量的模糊集合进行去模糊化，得到 精确的控制输出。模糊控制算法能够处理不确定性和非线性问题，适用于永磁无刷直流
直流无刷电机原理及应用
直流无刷电机原理及应用
2023-11-05
目录
• 直流无刷电机原理 • 直流无刷电机的应用领域 • 直流无刷电机的控制方法 • 直流无刷电机的优化设计 • 直流无刷电机的未来发展趋势 • 直流无刷电机应用案例分析
01
直流无刷电机原理
电机结构与工作原理
电机结构
直流无刷电机由定子、转子、传感器等部分组成。定子通常由铁芯和线圈组 成，转子则由永磁体和转轴组成。
直流无刷电机的智能化与网络化发展
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着智能化和网络化技术的不断发展，直流无刷电机的 智能化与网络化发展将成为未来的趋势。通过智能化和 网络化技术，可以实现电机的远程监控、故障诊断和自 适应控制等功能。
智能化方面，通过引入传感器和微处理器等元件，可以 实现电机的速度、位置和电流等参数的实时监测和控制 。通过网络化技术，可以将这些参数上传到云端或局域 网中，实现远程监控和故障诊断等功能。此外，通过智 能化和网络化技术，还可以实现电机的自适应控制和优 化运行等功能，提高电机的性能和可靠性。
家用电器领域
总结词
节能环保，舒适性高
详细描述
直流无刷电机在家用电器领域中也得到了 广泛应用，如空调、冰箱、洗衣机等。由 于其具有节能环保、舒适性高等优点，因 此在家用电器领域中得到了广泛应用。
03
直流无刷电机的控制方法
开环控制
总结词
开环控制是一种简单的控制方式，通过控制 输入电压或电流来控制电机的转速。
04
直流无刷电机的优化设计
电机结构的优化设计
01
02
03
磁路设计
优化电机磁路设计，提高 电机效率和扭矩性能。
转子设计
2023-11-05
目录
• 直流无刷电机原理 • 直流无刷电机的应用领域 • 直流无刷电机的控制方法 • 直流无刷电机的优化设计 • 直流无刷电机的未来发展趋势 • 直流无刷电机应用案例分析
01
直流无刷电机原理
电机结构与工作原理
电机结构
直流无刷电机由定子、转子、传感器等部分组成。定子通常由铁芯和线圈组 成，转子则由永磁体和转轴组成。
直流无刷电机的智能化与网络化发展
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着智能化和网络化技术的不断发展，直流无刷电机的 智能化与网络化发展将成为未来的趋势。通过智能化和 网络化技术，可以实现电机的远程监控、故障诊断和自 适应控制等功能。
智能化方面，通过引入传感器和微处理器等元件，可以 实现电机的速度、位置和电流等参数的实时监测和控制 。通过网络化技术，可以将这些参数上传到云端或局域 网中，实现远程监控和故障诊断等功能。此外，通过智 能化和网络化技术，还可以实现电机的自适应控制和优 化运行等功能，提高电机的性能和可靠性。
家用电器领域
总结词
节能环保，舒适性高
详细描述
直流无刷电机在家用电器领域中也得到了 广泛应用，如空调、冰箱、洗衣机等。由 于其具有节能环保、舒适性高等优点，因 此在家用电器领域中得到了广泛应用。
03
直流无刷电机的控制方法
开环控制
总结词
开环控制是一种简单的控制方式，通过控制 输入电压或电流来控制电机的转速。
04
直流无刷电机的优化设计
电机结构的优化设计
01
02
03
磁路设计
优化电机磁路设计，提高 电机效率和扭矩性能。
转子设计
《无刷直流电机》课件
技术创新推动产业
发展
技术创新是无刷直流电机产业发 展的重要驱动力，未来产业的发 展将更加依赖于技术创新的推动 。
产业链不断完善
随着无刷直流电机市场的不断扩 大，产业链上下游企业将不断完 善，形成完整的产业链条。
THANKS
感谢观看
控制电机的输入电压或电流，调节电机的 转速和转矩。
包括控制器、驱动电路和传感器等。
技术要求
发展趋势
需具备高精度控制、快速响应、安全可靠 等特点，以确保电机稳定运行。
随着电力电子技术和控制技术的发展，无 刷直流电机控制系统正朝着数字化、智能 化、网络化的方向发展。
03
无刷直流电机的应用
家电领域
空调
《无刷直流电机》PPT课件
• 无刷直流电机简介 • 无刷直流电机的结构与组成 • 无刷直流电机的应用 • 无刷直流电机的优缺点 • 无刷直流电机的发展趋势与未来展望
01
无刷直流电机简介
定义与特点
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定义：无刷直流电机是一种电子换相的电机，主要由电机 本体、位置传感器和电子开关线路组成。
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特点
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高效、节能。
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结构简单、运行可靠。
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调速性能好，控制精度高。
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体积小、重量轻。
工作原理Biblioteka 010203
工作原理概述
无刷直流电机通过电子换 相，将直流电能转换为机 械能，实现电机的旋转运 动。
换相过程
工业自动化领域对电机的性能和可靠性要求较高，无刷直流电机能够满 足这些需求，未来在工业自动化领域的应用将进一步拓展。
无刷直流电机ppt课件
11
无刷直流电动机的工作过程
• 三相通电顺序
12
无刷直流电动机的工作过程
• 从以上过程可以看出，电机运行中，首先监测转子位置， 转子每转过120°，功率管换流一次，定子磁场状态改变一 次，改变3次为一个周期，期间，每个功率管导通1/3周期， 形成跳跃式步进旋转磁场，并在转子上产生脉动式转矩。 此工作模式为三相三状态。
• 定子是电动机的电枢。 定子铁心中安放着对称的多相 绕组， 可接成星形或封闭形(角形)， 各相绕组分别与 电子开关线路中的相应晶体管相连接。
4
无刷直流电动机的结构
无刷直流电机的定子与转子
5
无刷直流电动机的结构
无刷直流电机与直流电机: 转子与定子交换角色
6
无刷直流电动机的结构
• 然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流 电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了 使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通 电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化， 使定子磁场与转子永磁磁场始终保持一定的空间角度，产 生转矩推动转子旋转。
7
无刷直流电动机的位置传感器
• 位置传感器作用：检测转子磁场相对于定子绕组的位置。 • 结构形式：电磁式、光电式和霍尔元件
8
无刷直流电动机的结构
• 无刷直流电动机通常是由电动机本体、位置传感器和电子 开关电路三部分组成。
直流电源
电子开关电路 （相位切换）
转子位置 检测电路
电机绕组
转子位置 传感器
• 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子 上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普 通直流电动机相反。
• 电动机的定子绕组（电枢）多做成三相对称星形 接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转 子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子 的位置，在电动机内装有位置传感器。
无刷直流电动机的工作过程
• 三相通电顺序
12
无刷直流电动机的工作过程
• 从以上过程可以看出，电机运行中，首先监测转子位置， 转子每转过120°，功率管换流一次，定子磁场状态改变一 次，改变3次为一个周期，期间，每个功率管导通1/3周期， 形成跳跃式步进旋转磁场，并在转子上产生脉动式转矩。 此工作模式为三相三状态。
• 定子是电动机的电枢。 定子铁心中安放着对称的多相 绕组， 可接成星形或封闭形(角形)， 各相绕组分别与 电子开关线路中的相应晶体管相连接。
4
无刷直流电动机的结构
无刷直流电机的定子与转子
5
无刷直流电动机的结构
无刷直流电机与直流电机: 转子与定子交换角色
6
无刷直流电动机的结构
• 然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流 电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了 使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通 电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化， 使定子磁场与转子永磁磁场始终保持一定的空间角度，产 生转矩推动转子旋转。
7
无刷直流电动机的位置传感器
• 位置传感器作用：检测转子磁场相对于定子绕组的位置。 • 结构形式：电磁式、光电式和霍尔元件
8
无刷直流电动机的结构
• 无刷直流电动机通常是由电动机本体、位置传感器和电子 开关电路三部分组成。
直流电源
电子开关电路 （相位切换）
转子位置 检测电路
电机绕组
转子位置 传感器
• 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子 上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普 通直流电动机相反。
• 电动机的定子绕组（电枢）多做成三相对称星形 接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转 子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子 的位置，在电动机内装有位置传感器。
无刷直流电机PPT课件
• 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子 上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普 通直流电动机相反。
• 电动机的定子绕组（电枢）多做成三相对称星形 接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转 子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子 的位置，在电动机内装有位置传感器。
2021
3
无刷直流电动机的定子
2021
11
无刷直流电动机的工作过程
• 三相通电顺序
2021
12
无刷直流电动机的工作过程
• 从以上过程可以看出，电机运行中，首先监测转子位置， 转子每转过120°，功率管换流一次，定子磁场状态改变一 次，改变3次为一个周期，期间，每个功率管导通1/3周期， 形成跳跃式步进旋转磁场，并在转子上产生脉动式转矩。 此工作模式为三相三状态。
• 然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流 电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了 使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通 电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化， 使定子磁场与转子永磁磁场始终保持一定的空间角度，产 生转矩推动转子旋转。
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7
无刷直流电动机的位置传感器
稳速、调速、定位等特性。无刷直流电动机大量被采用， 如计算机硬、软盘驱动，光盘驱动。 • 2、在工业自动化设备中的应用 • 在高精度数控加工设备中，特别是在机器人和机械手的驱 动中，无刷电机的应用极多。 • 3、在汽车和电动车辆中的应用 • 在汽车中使用的电动机，对其工作可靠性要求特别高，且 现代汽车设计自动化程度愈来愈高，为无刷电动机的应用 展现美好的前景。 • 4、在现代家用电器中的应用 • 使用了无刷电动机的家电产品，能够实现自动操作，定时、 定温、自然调节，且具有十分宽的调速范围，可无级调速， 低噪声、高效率等多功能。近年来，无刷直流电动机在洗 衣机、空调器、冰箱、热水器等各类家电产品中均有应用， 提高了家电产品自动化程度。如按室温自动调温的空调器， 可自动根据衣物确定洗涤强20度21 的洗衣机，可根据冷藏物自18 动选择冷冻温度的电冰箱等等。
• 电动机的定子绕组（电枢）多做成三相对称星形 接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转 子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子 的位置，在电动机内装有位置传感器。
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无刷直流电动机的定子
2021
11
无刷直流电动机的工作过程
• 三相通电顺序
2021
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无刷直流电动机的工作过程
• 从以上过程可以看出，电机运行中，首先监测转子位置， 转子每转过120°，功率管换流一次，定子磁场状态改变一 次，改变3次为一个周期，期间，每个功率管导通1/3周期， 形成跳跃式步进旋转磁场，并在转子上产生脉动式转矩。 此工作模式为三相三状态。
• 然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流 电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了 使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通 电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化， 使定子磁场与转子永磁磁场始终保持一定的空间角度，产 生转矩推动转子旋转。
2021
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无刷直流电动机的位置传感器
稳速、调速、定位等特性。无刷直流电动机大量被采用， 如计算机硬、软盘驱动，光盘驱动。 • 2、在工业自动化设备中的应用 • 在高精度数控加工设备中，特别是在机器人和机械手的驱 动中，无刷电机的应用极多。 • 3、在汽车和电动车辆中的应用 • 在汽车中使用的电动机，对其工作可靠性要求特别高，且 现代汽车设计自动化程度愈来愈高，为无刷电动机的应用 展现美好的前景。 • 4、在现代家用电器中的应用 • 使用了无刷电动机的家电产品，能够实现自动操作，定时、 定温、自然调节，且具有十分宽的调速范围，可无级调速， 低噪声、高效率等多功能。近年来，无刷直流电动机在洗 衣机、空调器、冰箱、热水器等各类家电产品中均有应用， 提高了家电产品自动化程度。如按室温自动调温的空调器， 可自动根据衣物确定洗涤强20度21 的洗衣机，可根据冷藏物自18 动选择冷冻温度的电冰箱等等。
第三组无刷直流电机的工作原理PPT课件
2.直流电机转动部分称作转子(通常称作电枢) 作用 -- 产生电磁转矩和感应电动势
由电枢铁心和电枢绕组、换向器、轴和风扇等组 成
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直流电机电枢照片 (一) 直流电机的静止部分 1.主磁极是一种电磁铁，用 1-1.5 毫米厚的钢板冲片 叠压紧固而成的铁心
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2.换向极（又称附加极或间极 作用 -- 改善换向 换向极装在两主磁极之间，也是由铁心和绕组构成 铁心一般用整块钢或钢板加工而成；换向极绕组与电
力的方向用左手定则
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直流电动机的工作原理
要使电枢受到一个 方向不变的电磁转矩，关键在于： 当线圈边在不同极性的磁极下，如 何将流过线圈中的电流方向及时地 加以变换， 即进行所谓“换向”。 为此必须增添一个叫做换向器的装 置，换向器配合电刷可保证每个极 下线圈边中电流始终是一个方向， 就可以使电动机能连续的旋转,这 就是直流电动机的工作原理
• 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转 速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流 电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生 额定 负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁 场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷 及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了 会造成组件损坏 之外，使用场合也受到限制。交流 电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广， 但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂 控制技术才能达到。现今半导 体发展迅速功率组件 切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。
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The end Thank you
第16页/共17页
感谢您的观看！
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无刷直流电机工作原理
由电枢铁心和电枢绕组、换向器、轴和风扇等组 成
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直流电机电枢照片 (一) 直流电机的静止部分 1.主磁极是一种电磁铁，用 1-1.5 毫米厚的钢板冲片 叠压紧固而成的铁心
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2.换向极（又称附加极或间极 作用 -- 改善换向 换向极装在两主磁极之间，也是由铁心和绕组构成 铁心一般用整块钢或钢板加工而成；换向极绕组与电
力的方向用左手定则
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直流电动机的工作原理
要使电枢受到一个 方向不变的电磁转矩，关键在于： 当线圈边在不同极性的磁极下，如 何将流过线圈中的电流方向及时地 加以变换， 即进行所谓“换向”。 为此必须增添一个叫做换向器的装 置，换向器配合电刷可保证每个极 下线圈边中电流始终是一个方向， 就可以使电动机能连续的旋转,这 就是直流电动机的工作原理
• 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转 速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流 电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生 额定 负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁 场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷 及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了 会造成组件损坏 之外，使用场合也受到限制。交流 电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广， 但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂 控制技术才能达到。现今半导 体发展迅速功率组件 切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。
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无刷直流电机工作原理
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谢谢大家！
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直流无刷电机的工作原理—做到无刷
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实现无刷的方法：要想做到无刷就要求定子产生旋转磁场，但还要做 到直流驱动。因此人们想到使用电力电子中的逆变技术（利用开关管 将直流变为交流）而直流无刷电机即使用全桥逆变技术，将直流电源 分六种不同的形式对线圈进行供电，最终实现六拍控制。
六种不同的供电方式产生不同方向的磁场
霍尔元 件1
N S
霍尔元件3
NS S
N S
转子 （永磁体）
N
霍尔元件2
霍尔元件检测转子位置
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直流无刷电机的的任务是如何控制开关管导通关断时 间进而使所产生的六拍磁场与转子位置相对应。即先利用霍尔传感器 检测转子位置，输出能够反映转子位置的数字信号（真值表）再导入 计算机中与开关管导通关断相对应，最后PWM产生不同宽度的脉冲输 出到开关管，进而实现磁场和转子磁极的同步控制。
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直流无刷电机的工作原理—做到无刷
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实现无刷的方法：如下图所示，不同的开关管打开关断控制加在线圈 两端电压的方向，即将直流电源转为交流，从而产生六拍磁场。
利用逆变电路控制线圈两端电压实现六拍磁场
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直流无刷电机的工作原理—做到无刷
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无刷控制的方法：接下来要解决的任务是如何控制开关管导通关断时 间进而使所产生的六拍磁场与转子位置相对应。即先利用霍尔传感器 检测转子位置，输出能够反映转子位置的数字信号（真值表）再导入 计算机中与开关管导通关断相对应，最后PWM产生不同宽度的脉冲输 出到开关管，进而实现磁场和转子磁极的同步控制。
霍尔元 件1
N S
霍尔元件3
NS S
霍尔1 霍尔2 霍尔3 A正 A负 B正 B负 C正 C负
1
0
1
断
通N S 断
断
通
断
0
0
1
断
转通子
通
断
断
断
（永磁体）
0
1
1
断
断
通
断
断
通
0
1
0
通
断N
断
断
断
通
1
1
0
通
断
断
通
断
断
1
0
0
断霍尔元件2
断
断
通
通
断
检测值与开关管通断真值表
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直流无刷电机的工作原理—做到无刷
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无刷控制的方法：接下来要解决的任务是如何控制开关管导通关断时 间进而使所产生的六拍磁场与转子位置相对应。即先利用霍尔传感器 检测转子位置，输出能够反映转子位置的数字信号（真值表）再导入 计算机中与开关管导通关断相对应，最后PWM产生不同宽度的脉冲输 出到开关管，进而实现磁场和转子磁极的同步控制。
反馈控制系统
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直流无刷电机的优缺点
缺点
由于永磁材料贵，电机 价格较贵；过热容易导 致永久性失磁；弱磁运 行较困难；需要转子位 置传感器。
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优点
具有直流电机的控制特 性；控制相对简单；电 机效率高，体积小。
直流无刷电机的应用—电动汽车驱动
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电动汽车的发动机是电池供电的，即直流电，还要有直流 电机的精确调速的特点，而且电动汽车电机一定要具有交 流电机的很高的稳定性（无电刷），因此直流无刷电机再 合适不过了。
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直流无刷电机原理及应用
直流无刷电机原理及应用
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直流无刷电机的结构—转动部分
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定子：采用星 形连接的三相 绕组，用以产 生旋转磁场
转子：为永磁 体，用以与定 子产生的旋转 磁场相互作用
3
直流无刷电机的结构—控制部分
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霍尔传感器： 用来测定永磁 体的位置
PWM：由PC机 控制的脉冲调 制电路