chap07永磁无刷直流电机精选PPT课件
合集下载
无刷直流电机原理(个人整理版)PPT课件
3.5反电动势
3.工作原理 BLDC 电机转动时，每个绕组都会产生叫做反电动势的电压，根据 楞次定律，其方向与提供给绕组的主电压相反。这一反电动势的极性与励 磁电压相反。反电动势主要取决于三个因素：
转子角速度
转子磁体产生的磁场
定子绕组的匝数
电机设计完毕后，转子磁场和定子绕组的匝数都是固定的。唯一决 定反电动势的因素就是角速度，或者说转子转速，随着转子转速的提高， 反电动势也随之增加。反电动势常数可用于估计给定转速下的反电动势。
定、转子磁芯均由高频导磁材 料(如软磁铁氧体)制成。
定子有6个级，间隔的三个极 为同一绕组，接高频电源，作为 励磁极，其他为感应极，作为输 出端。
电机运行时，输入绕组中通以 高频激磁电流，当转子扇形磁芯 处在输出绕组下面时，输入和输 出绕组通过定、转子磁芯耦合， 输出绕组中则感应出高频信号， 经滤波整形和逻辑处理后，即可 控制逆变器开关管。
1. 线性型 2. 开关型 3. 锁存型
2.5.4旋转变压器
2.结构构成 旋转变压器的输出电压与转子转角呈一定的函数关系，它又是一种精密测位用的 机电元件，在伺服系统、数据传输系统和随动系统中也得到了广泛的应用。 这种变压器的原、副边绕组分别装在定、转子上。原、副边绕组之间的电磁耦合 程度由转子的转角决定，意味着：转子绕组的输出电压大小及相位必然与转子的转 角有关。
我们把这种利用电子电路来实现电枢绕组内电流变化的物理过程称为电子换向 （相）或“换流”。每“换流”一次，定子磁状态就改变一次，连续不断地“换流”， 就会在工作气息内产生一个跳跃式的旋转磁场。
1.3无刷直流电机与有刷直流电机比较
1.特点应用
特性
无刷直流电机
换向器 寿命
基于霍尔传感器的电子换向 较长
《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。
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
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
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
永磁直流无刷电动机-PPT精选文档21页
Hunan University
Hunan University
Hunan University
• 定子各相绕组在位置检测器的控制下， 依次馈电
• 产生的电枢磁场和转动的转子永磁磁场 在空间能保持将近垂直
• 转子在一周内有三种磁状态，电磁转矩 有很大的脉动
2. 三相桥式
Hunan University
Hunan University
5-1 永磁无刷直流电动机原理
Hunan University
一、基本组成
永磁电机本体、转子位置检测器和功率电子开关
Hunan University
Hunan University
逆变器用于给电动机定子各相绕组在一定的时刻通以一定时间长 短的直流电流，以便与转子永磁磁场相互作用产生持续不断的 恒定转矩，各个功率器件的触发由转子位置监测器检测到University
Hunan University
三三通电方式
Hunan University
三、运行特性
Hunan University
n(Us K eUT)KeRKTTa
与并励直流电动机机械特性 相似，调压调速式永磁直流 无刷电动机的主要调速方式 通过对直流电源的PWM调制 来实现
位置检测装置
Hunan University
• 电磁式位置传感器 • 磁敏式位置传感器 • 光电式位置传感器
Hunan University
磁敏式位置传感器
Hunan University
磁敏式位置传感器
Hunan University
光电式位置传感器
二、运行原理
1.三相半桥
Hunan University
Hunan University
专题7直流无刷电机控制ppt课件
换向器：电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上， 组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。
电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。
有刷电机定子有两个磁极，小电机直接使用永磁体做励磁磁场，大功率电机用励磁线圈 产生的电磁铁。
使用三极管或者MOS管搭建的H桥驱动电路，可以实现有刷电机速度和方向控制。
电机按一定方向转动时，3个霍尔的输出会按照6步的规律变化，见图
结合之前介绍的BLDC六步控制，在每个霍尔信号都对应一个BLDC控制步，使得BLDC旋 转一个角度，这样可以制作下表：
特别注意，一般BLDC厂家都会给出一个霍尔传感器和绕组得电情况对应关系表，不一定跟上面 两个表都完全对应一致，但是原理分析都是一致的。
然后，MOS管驱动IC这里用到IR2110S。R2110芯片体积小(SOIC-16)，集成度高(可驱动同 一桥臂两路)，响应快( ton /tof = 120/94 n s )，偏值电压高(<600 V )，驱动能力强，内设
欠压封锁，而且易于调试，并设有外部保护封锁端口。尤其是上管驱动采用外部自举电 容上电，使得驱动电源路数目较其他IC驱动大大减小。对于BLDC驱动需要6个桥臂，需 要用到3片IR2110S来驱动，虽然如此也是仅需要一路10~20V电源，从而大大减小了控制 变压器的体积和电源数目,降低了产品成本,提高了系统的可靠性。 NMOS管的导通基本条件就是VGS大于一定的阈值电压VGS(th)，IRF540的VGS(th)是4V(最 大值)。我们为IR2110S设计的电源电压为15V，IR2110S的低端驱动，即驱动Q6的IRF540， 很容易就实现NMOS管驱动条件。对于高端驱动，即驱动Q5的IRF540，就需要“自举电 路”的支持，自举电路通俗点就是升压电路，电路中的D7二极管和C13电容用于自举电 路，简单来说在该电路中，自举电路的作用是使得IR2110S高端驱动，即IR2110S的第8引 脚HO输出信号可以满足大于VGS(th) 。
电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。
有刷电机定子有两个磁极，小电机直接使用永磁体做励磁磁场，大功率电机用励磁线圈 产生的电磁铁。
使用三极管或者MOS管搭建的H桥驱动电路，可以实现有刷电机速度和方向控制。
电机按一定方向转动时，3个霍尔的输出会按照6步的规律变化，见图
结合之前介绍的BLDC六步控制，在每个霍尔信号都对应一个BLDC控制步，使得BLDC旋 转一个角度，这样可以制作下表：
特别注意，一般BLDC厂家都会给出一个霍尔传感器和绕组得电情况对应关系表，不一定跟上面 两个表都完全对应一致，但是原理分析都是一致的。
然后，MOS管驱动IC这里用到IR2110S。R2110芯片体积小(SOIC-16)，集成度高(可驱动同 一桥臂两路)，响应快( ton /tof = 120/94 n s )，偏值电压高(<600 V )，驱动能力强，内设
欠压封锁，而且易于调试，并设有外部保护封锁端口。尤其是上管驱动采用外部自举电 容上电，使得驱动电源路数目较其他IC驱动大大减小。对于BLDC驱动需要6个桥臂，需 要用到3片IR2110S来驱动，虽然如此也是仅需要一路10~20V电源，从而大大减小了控制 变压器的体积和电源数目,降低了产品成本,提高了系统的可靠性。 NMOS管的导通基本条件就是VGS大于一定的阈值电压VGS(th)，IRF540的VGS(th)是4V(最 大值)。我们为IR2110S设计的电源电压为15V，IR2110S的低端驱动，即驱动Q6的IRF540， 很容易就实现NMOS管驱动条件。对于高端驱动，即驱动Q5的IRF540，就需要“自举电 路”的支持，自举电路通俗点就是升压电路，电路中的D7二极管和C13电容用于自举电 路，简单来说在该电路中，自举电路的作用是使得IR2110S高端驱动，即IR2110S的第8引 脚HO输出信号可以满足大于VGS(th) 。
《永磁直流电机》课件
航空航天
在航空航天领域，永磁直流电机具有较高的 可靠性和稳定性，适用于各种特殊环境下的 驱动需求。
未来发展方向与挑战
01
长寿命与可靠性
提高永磁直流电机的寿命和可靠 性，以满足各种严苛环境下的应 用需求。
能效与环保
02
03
智能化与网络化
降低永磁直流电机的能耗，实现 绿色、低碳的能源利用，符合可 持续发展的要求。
磁铁可以通过充磁机进行充磁，使磁 性得到加强。
磁铁通常以粘接或烧结的方式固定在 转子上，以产生稳定的磁场。
其他组件
电刷和刷握
01
电刷和刷握是永磁直流电机中用于导电的部分，电刷通过刷握
与转子接触，将电流引入转子绕组。
轴承
02
轴承是永磁直流电机中支撑转子的部分，通常使用滚动轴承或
滑动轴承。
散热系统
03
《永磁流电机的结构与组成 • 永磁直流电机的工作特性 • 永磁直流电机的设计与优化 • 永磁直流电机的维护与保养 • 永磁直流电机的发展趋势与未来展望
01
永磁直流电机概述
定义与工作原理
定义
永磁直流电机是一种利用永久磁体产生磁场，通过换向器实现电流换向，从而 产生旋转运动的电机。
05
永磁直流电机的维护 与保养
使用注意事项
01 确保电机工作环境清洁，防止灰尘和杂物 进入电机内部。
02 定期检查电机接线是否松动，确保电机正 常工作。
03
避免电机过载运行，以免造成电机损坏。
04
电机应安装在平稳的基座上，确保运行稳 定。
常见故障与排除方法
01
02
03
04
电机无法启动
检查电源是否正常，电机接线 是否牢固，排除机械卡阻等问
在航空航天领域，永磁直流电机具有较高的 可靠性和稳定性，适用于各种特殊环境下的 驱动需求。
未来发展方向与挑战
01
长寿命与可靠性
提高永磁直流电机的寿命和可靠 性，以满足各种严苛环境下的应 用需求。
能效与环保
02
03
智能化与网络化
降低永磁直流电机的能耗，实现 绿色、低碳的能源利用，符合可 持续发展的要求。
磁铁可以通过充磁机进行充磁，使磁 性得到加强。
磁铁通常以粘接或烧结的方式固定在 转子上，以产生稳定的磁场。
其他组件
电刷和刷握
01
电刷和刷握是永磁直流电机中用于导电的部分，电刷通过刷握
与转子接触，将电流引入转子绕组。
轴承
02
轴承是永磁直流电机中支撑转子的部分，通常使用滚动轴承或
滑动轴承。
散热系统
03
《永磁流电机的结构与组成 • 永磁直流电机的工作特性 • 永磁直流电机的设计与优化 • 永磁直流电机的维护与保养 • 永磁直流电机的发展趋势与未来展望
01
永磁直流电机概述
定义与工作原理
定义
永磁直流电机是一种利用永久磁体产生磁场，通过换向器实现电流换向，从而 产生旋转运动的电机。
05
永磁直流电机的维护 与保养
使用注意事项
01 确保电机工作环境清洁，防止灰尘和杂物 进入电机内部。
02 定期检查电机接线是否松动，确保电机正 常工作。
03
避免电机过载运行，以免造成电机损坏。
04
电机应安装在平稳的基座上，确保运行稳 定。
常见故障与排除方法
01
02
03
04
电机无法启动
检查电源是否正常，电机接线 是否牢固，排除机械卡阻等问
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。
2021
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。
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。
2021
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。
必看！PPT图文详解——永磁无刷直流电机
必看！PPT图文详解——永磁无刷直流电机
懂车帝
看车选车买车就上懂车帝
打开
别以为10万买不到好车！这辆7座SUV是首选，空间大到没朋友
打开
国产凯迪拉克XT4实车亮相 8月29日上市
打开
43种名车标志及来历你知道多少
打开
必看！PPT图文详解——永磁无刷直流电机
旺材电机与电控
08-15 11:24
关注
必看！PPT图文详解--永磁无刷直流电机
想更多干货资料的私信我资料就可以了，粉丝专属18G资料马上领取！
想更多干货资料的私信我资料就可以了，粉丝专属18G资料马上领取！
想更多干货资料的私信我资料就可以了，粉丝专属18G资料马上领取！
点击展开剩下124%
热门推荐
别以为10万买不到好车！这辆7座SUV是首选，空间大到没朋友
打开App 242条评论
国产凯迪拉克XT4实车亮相 8月29日上市
打开App 0条评论
43种名车标志及来历你知道多少
打开App 510条评论
为什么有些车的车头上都有三色条？听老司机一说，明白了
打开App 186条评论
精彩推荐
汽车带“T”与不带“T”有多大差别？老司机：堵车时就知道了打开App阅读 50条评论
7月份汽车销量排行榜出炉
打开App阅读 14条评论
买车该买手动挡还是自动挡好呢，9成老司机都这么回答
打开App阅读 259条评论
更多汽车资讯正在路上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直流电动机的不足
解决措施：
电刷的磨损与维护； 机械式换向火花，限制了应用场合； 难以实现高速运行；
通过电力电子式逆变器完成直流到交流的转换； 通过转子位置传感器检测转子位置，完成换向片与电刷的作
用，以决定换流时刻； 考虑到实现的方便性，定、转子位置颠倒，组成反装式直流
电动机。
河南科技大学电信学院
3）再转过120度，C相导通。
河南科技大学电信学院
15
A相通电
Ff
Ff
Fa
7.永磁无刷直流电机
上述过程可以看成按一定顺序换相通
电的过程，或者磁场旋转的过程，定
子各相绕组在气隙中所形成的旋转磁
场是跳跃运动的，一周内有三种状态， 每种磁场状态持续120°，他们跟踪 转子并与转子的磁场相互作用，产生
驱使转子旋转的电磁转矩。
河南科技大学电信学院
21
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
H3 转子位置传感器
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
河南科技大学电信学院
18
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T磁场。因此，所产生的电磁转矩为脉动转矩。
减小转矩脉动的方法是增加一周内的磁状态数，如二相导通六 状态。
河南科技大学电信学院
17
7.永磁无刷直流电机
➢二相导通星形六状态
V1
D1 V3
US
V4
V6
D4
D3 V5
V2 D6
A
D5
iA
X
Z
iC
C
永磁 Y 电机
D2 H1 H2
iB
B
控制电路
• 每隔60°换流一次; • 任何瞬时有两只开关器件同时导通； • 每个开关器件导通 120°
R2
D1
V1
U0
输出信号
R1
P
V2
遮光盘
河南科技大学电信学院
14
7.永磁无刷直流电机
➢一相导通星形三相三状态
1）H1受光，V1导通，A相 流过电流，产生磁势Fa。
电流路径：电源正极—A相 绕组—V1管—电源负极。
2）电机顺时针转过120度后， H1被遮光，H2受光，V1关 断，V2导通，B相绕组通入 电流，产生磁势Fb。
ia
Z
Ci c
D2 H1 H2
H3
A
X 永磁
Y 电机
ib B
定子绕组采用 整距、集中绕 组
永磁体粘接至 转子表面，呈 隐极式结构
转子位置传感器
输 出
电 动 机
位 置 传 感 器
永磁无刷直流电动机的原理框图
河南科技大学电信学院
7
7.永磁无刷直流电机
➢电动机本体
1
(a)
2
2 1 (b)
永磁转子结构型式 (a) 表面贴装式； (b) 内嵌式. 1－磁钢； 2－铁心
河南科技大学电信学院
2
7.永磁无刷直流电机
二、无刷直流电动机的工作原理
传统直流电动机的工作原理
➢ 磁极静止，电枢旋转
➢ f电=I磁Bl转a，矩这个力形成
➢ 根据左手定则，线圈 在这个转矩作用下将 按逆时针方向旋转
➢ 当载流导体转过180 度后，借助电刷-换 向片改变导体中电流 方向
河南科技大学电信学院
3
7.永磁无刷直流电机
直流电动机内部电磁过程的特点总结
定子侧为静止的主极励磁磁势；
转子(电枢）侧由外部电刷的直流电源供电，内部绕组电流 以及感应的电势为交流。由换向器和电刷完成上述逆变过程 的转换；
电刷是电枢电流的分界线，其位置决定了转子电枢电流的换 流时刻。因此，电刷与换向片配合起到了检测转子位置的作 用；
B相通电
Ff
C相通电
Fa
Fa
A相通电
F
a
'
150°
F 30° f
Fa
Ff
河南科技大学电信学院
16
A相通电
Ff
Ff
Fa
7.永磁无刷直流电机
B相通电
Ff
C相通电
Fa
A相通电
F
a
'
150°
F 30° f
Fa
Fa
Ff
转子每转过120度，功率管换流一次，定子磁场状态就改变 一次，电机有三个磁状态。每个功率管导通120度（1/3周期）。
60 0
河南科技大学电信学院
19
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
河南科技大学电信学院
20
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
尽管转子在不停的旋转，但由于电刷相对主极静止不动，因 此，电枢磁势与主极磁势相对静止；
电枢磁势与主极磁势空间互相垂直，确保了直流电动机可以 产生最大的电磁转矩；
河南科技大学电信学院
4
要点总结
7.永磁无刷直流电机
• 电刷和换向器起到了与转子位置有 关的机械式逆变器作用； • 定子侧的直流励磁磁势和转子电枢 磁势两者相对静止且相互垂直；
11
7.永磁无刷直流电机
外形
霍尔元件
放大
U o (V)
UCC
3
功放
2关
开
UO
输出
1
0 BRP BH BOP
B(T)
电路原理 霍尔集成电路
开关特性
河南科技大学电信学院
12
7.永磁无刷直流电机
(2)电磁式位置传感器
转子磁心
定子磁心
输出绕组
高频励磁输入
河南科技大学电信学院
13
7.永磁无刷直流电机
(3)光电式位置传感器
河南科技大学电信学院
8
7.永磁无刷直流电机
➢逆变器结构
星形三相三状态
星形四相四状态
星形三相六状态
封闭三相六状态
河南科技大学电信学院
9
7.永磁无刷直流电机
正交两相四状态
封闭四相四状态
河南科技大学电信学院
10
7.永磁无刷直流电机
➢转子位置传感器 (1) 磁敏式位置传感器—霍尔元件
河南科技大学电信学院
5
7.永磁无刷直流电机
无刷直流电动机原理
转子位 置检测
定子磁极，采用 集中绕组
电机本体
转子磁极
电机本体
驱动电路，逆 变器组成电子 开关
机电一体化产品
转子位置检测 电子开关
河南科技大学电信学院
6
7.永磁无刷直流电机
V1
D1 V3
D3 V5
U
V4
V6
V2
D4
D6
控制电路
直 流 电 源
电 子 开 关
D5
7.永磁无刷直流电机
永磁无刷直流电机
河南科技大学电信学院
1
7.永磁无刷直流电机
一、问题的提出 直流电动机虽然具有优良的调速和起动特性，
但由于存在电刷和换向器，需要经常性维护，并且 会产生火花和电磁干扰，限制了它的应用范围。
近年发展起来的无刷直流电动机就是为了克服 换向器和电刷的滑动接触而发展起来的新型直流电 动机。