直流无刷电机及驱动器介绍

Wl AF17＞深圳市艾而特工业自动化设备有限公司

X A A I AND ENGHSJ BERING CO . , LTD

技术部

直流无刷电机及驱动器介绍

---培训讲义

编制/整理：徐兴强

日期：2010-5-5

一、 产品技术特点

1） 既具有AC 电机的优点：结构简单，运行可靠，维护方便等； 2） 又具有DC 电机的优点：调速性能好，运行效率高，无励磁损耗等； 3） 同时，与DC 有刷电机比较：无接触磨损，无火花，低噪音，无辐射干扰等； 4） 再有，与伺服电机比较：控制/驱动原理较简单，可灵活多变，且成本较低；有较 高的

成套性价比，实用性很强。

主要缺陷：低速启动时，有轻微震动；但不会失步（比较于步进电机 ）。

二、 主要应用方面

1） 在精密电子设备和器械中的应用

女口：电脑硬盘的主轴驱动，激光打印机，复印机，医疗器械，卫星太阳能帆板驱 动，医疗监控设备等。 2） 在家用电器中的应用

女口：空调器、洗衣机、电热器、吸尘器、电风扇、搅拌机等。 3） 在电瓶车/牵引机中的应用

-＞电瓶车 滑板车搬运车 高尔夫球车冥车 城市无轨电车

轻軌电车（捷运系统车辆） 机场旅客运输车辆 飞机奎引车 铁路碌矿机车拖动

4）在工业系统中的应用

如：工业缝纫机、纺织印花机、等等;

电动轮椅休闲车 观光车蹦蹦车 电动自行车蓿扫车 电动摩托车电瓶船观光船 电动三轮车飞艇

5）在军事工业和航空航天中的应用

三、特殊功能与性能分析

#典型特性曲线，如下：

图1-1电机启动电流、转速曲銭

S 1-2 流电枫忱械待性曲铁

图2-3屯机转途变化曲线

##由以上特性曲线可知:

1）电机的最大转矩为启动和堵转时的转矩；

2）在同一转速下，改变供电电压，可以改变电机的输出转矩；

3）在相同转矩时，改变供电电压，可以改变电机的转速。

即：在驱动电路中，通过PWM方式改变供电电压的平均值，在保证转矩不变的情况下，可以实现对电机的平稳调速。

###BLDC与AC交流感应式电机相比，具有如下优点:

1）转子采用永磁体，无需激励电流。故，同样的电功率，可以获得更大的机械功率；

2）转子无铜损，无铁损，发热更小；

3）启动、堵转时力矩大，更适合于阀门打开、关闭瞬间需要力矩大的场合；

4）电机的输出力矩与工作电压、电流成正比，从而可以简化力矩的检测电路，并更加可靠；

5）利用PWM调制方式改变供电电压的平均值，可以实现平稳调速，使调速、驱动功率电路更加简单，综合成本降低；

6) 利用PWM 调低供电电压来启动电机，可以有效减小启动电流；

7) 采用PWM 调制的直流电压，相对于正弦交流电压，电磁辐射更小，对电网的谐波干扰更小; 8) 采用闭环转速控制电路，可在负载力矩变化时，保持电机的转速不变。

####BLDC 的特殊功能和性能综述: 1)

开关阀的速度可调

由上曲线，BLDC 启动时力矩大，有利于阀门打开、关闭瞬间需要力矩大的场 合；且可以实现无级调速。 2) 分段变速运行：适于不同的行程段有不同的运行速度要求之场合 图2-2柔性关闭孔机转速变代曲銭

可以降低启动电流，减小减速齿轮的撞

4) 自动变速：由给定值和反馈值比较后形

成偏差值，进行自动调节。 5)

无摩擦制动：不需要专门的制动电路或装置。电机断电后，转子动能通过定子 线圈转化成电能，若将输出短路，则该电能将会对转子产生制动作用，使电机 立刻停止。

6) 力矩检测和过力矩保护

通过检测直流电机的电流来计算输出力矩，使检测电路简单、可靠。

四、驰卡沙(TSUKASA )电机介绍

参见驰卡沙《产品手册》TG-99、TG-22系列。

3)

柔性开启和关闭

等。

五、AT-10K /AT-30K 驱动器介绍

参见艾而特《AT-10K/AT-30K 产品规格书》

（见后面附件）

六、市场业务宣导与推广建议

1）替代AC 异步电机场合：

重点突出：低速平稳特性，无励磁损耗，体积小，高效率，发热少，节能减排等环保优点。

2）替代DC 有刷电机场合：重点突出：无换向碳刷，无滑环摩擦，无损耗，无火花、噪

音和电磁干扰；使用寿命长等优点。3）竞争伺服电机的场合：

重点突

出：较高的性价比和产品实用性，简单的控制原理和实现方法，避免在某些场合出现“大马拉小车”的资源浪费情况，避免系统工程师在设计选型

时，由AC 电机直接上升到伺服电机的“跳级”现象。

正确导向应是：AC 电机---DC 电机（无刷）---伺服电机

4）配套驱动器的产品特点

重点突出：控制方案灵活多变，配套型号规格齐全，通用性和兼容性强，自主设计开发可行性强，维修方便等。

n\ A深圳市艾而特工业自动化设备有限公司

AND ENGIN EEFIING CO 匚丁ID

产品规格书

工业级MCU控制，运行稳定、可靠; 启动、停止、换向、无级调速功能；过电流保护功能；

接口简便，有较高的产品性价比。

2.0主要应用

AT-10K :专业配套TSUKASA /TG-22系列电机或同等规格的其它品牌电机（BLDC ）。

AT-30K :专业配套TSUKASA /TG-99系列电机或同等规格的其它品牌电机（BLDC ）。

3.0技术规格

6. 使用环境条件 温度：0-+40 C 湿度:85%Rh 以下

7. 保存环境条件 温度：-10-+60 C 湿度:85%RH 以下

8.

外形尺寸 67.0mm x 44.0mm x 28.0mm max.

9.

产品重量

50g 以下

第1页共2页

深圳市艾而特工业自动化设备有限公司

AND ENGirSIEEHIhJG CO . . LTD

接口定义如下：

J1: Vm / GND : DC12V--24V 供电电源， Vm 接 DC+ , GND 接 DC- J2: U / V / W :接马达3相驱动电源

a /

b /

c :接马达的3个位置传感器（HALL ） +5V / GND :接马达霍尔传感器供电电源

J3： S （Speed ）:调速信号输入，模拟量， 0.5V — 4.5VDC 连续可调；

ST （ Stop ）:急停信号输入，开关量，低电平（接地）有效；

D （ Direction ）:换向信号输入，开关量， H/L 电平对应CCW / CW 运转方向； CP （Clock Pulse ）:霍尔信号输出，脉冲量，用于计数或测速等；

+5V/GND :对外输出电源（负载电流 <30mA 注意：切莫再把外部电源接入！）

5.0外形尺寸（AT-10K / AT-30K 相同）

4.0接线端子示意图

AT-10K:

O

O PCB/AT-10K

O

O

PC0/AT-3OK

』CC24V

Ji-Molar

JJ-Cofilrol

olM^I 1" vl 、丁'

I ] o

J?-of

AT-30K: