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        直流無刷電機技術發展動向

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        無刷直流電機

            1、產品向專用化、多樣化方向發展。

            幾乎所有的直流無刷電機產品都是為特定用途設計制造的。試圖生產一種通用系列直流無刷電機來適應千變萬化的應用市場需求是不可能的。各廠商設計制造各種特殊結構、特定用途的直流無刷電機,在設計、結構和工藝新技術方面不斷的革新,以適應不同整機市場的需求。

        適應不同性能參數永磁材料,瓦型、環型表面粘接結構和各種不同設計嵌入式內磁體結構等新的轉子磁路結構出現。出現各種外轉子、軸向氣隙、無齒槽結構電機、直線直流無刷電機等。


            2、通過結構和工藝革新,以生產自動化、規?;?,使產品向低成本、低價格方向發展。

            由于電子換向電路的成本高于機械換向器,因而使直流無刷電機的成本及售價增加,直流無刷電機的價格是限制其應用擴展到民用產品領域的主要因素。針對國內外汽車行業、家電行業及辦公自動化領域對低成本直流無刷電機需求量越來越大的現狀,所研制的新型直流無刷電機目的,在于提供一種結構簡單、制作容易、性能可靠、控制方便、成本低廉的直流無刷電機,以便適用于工業控制,特別是各類民用產品的領域。


            3、在直流無刷電機設計方面,過去,直流無刷電機大多采用整數槽設計。近年,分數槽技術在直流無刷電機的應用日益增多。

            直流無刷電機采用分數槽技術的一些好處:

           (1)對于多極的直流無刷電機可采用較少的定子槽數,有利于槽滿率的提高,進而提高直流無刷電機性能;同時,較少數目的元件數,可簡化嵌線工藝和接線,有助于降低成本。

           (2)增加繞組的短(長)距和分布效應,改善反電動勢波形的正弦性。

           (3)有可能得到線圈節距y=1設計(集中繞組),每個線圈只繞在一個齒上,縮短了線圈周長和繞組端部伸出長度,減低用銅量;各個線圈端部沒有重疊,不必設相間絕緣。

           (4)有可能使用專用繞線機,直接將線圈繞在齒上,以取代傳統嵌線工藝,提高工效。

           (5)提高直流無刷電機性能;槽滿率的提高,線圈周長和繞組端部伸出長度的縮短,使直流無刷電機繞組電阻減小,銅損耗隨之也減低,進而提高直流無刷電機效率和降低溫升。

           (6)降低齒槽反應轉矩,有利于減少振動和噪聲。

            總之,分數槽技術的應用有利于直流無刷電機的節能、節材、小型化、輕量化、省工、生產自動化,從而可降低產品成本,增加產品競爭力。


            4、性能更加優越的DSP(數字信號處理器)電機控制器的應用增多。

            因運動控制系統是快速系統,由一個以DSP為基礎的內核,配以直流無刷電機控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內,使價格大大降低、體積縮小、結構緊湊、使用便捷、可靠性提高,確保系統有更優越的控制性能。


            5、無位置傳感器控制技術逐步完善。

            按照直流無刷電機的工作原理,必須有轉子磁極位置信號來決定電子開關的換相。目前,大多數采用安裝位置傳感器(霍爾元件)方法來得到這些信號。它存在必須占用電機一些空間、安裝位置對準、需較多引出線、影響可靠性等缺點。近來,采用DSP實現無位置傳感器控制成為研究的熱點,低成本DSP無位置傳感器直流無刷電機已成為直流無刷電機的重要發展方向。


            6、正弦波控制方式更被關注。

            直流無刷電機的電子換相控制模式分為兩大類:方波驅動和正弦波驅動。就其位置傳感器和控制電路而言,方波驅動相對簡單、價廉而得到廣泛應用,是目前絕大多數直流無刷電機的驅動方式;正弦波驅動需要高分辨率位置傳感器,如旋轉變壓器、光電編碼器,控制電路相對復雜,成本較高。正弦波驅動是借助高分辨率位置傳感器作用,以強制提供正弦波相電流為特征的直流無刷電機電子換相方法。與方波驅動相比,它具有低轉矩波動、平滑的運動、小的可聞噪聲和容 易利用超前角技術實現弱磁控制、拓寬調速范圍等優點。

            直流無刷電機在計算機外圍設備、辦公自動化設備、白色和黑色家用電器中應用日益增多,人們對它們的噪聲要求越來越苛刻。無傳感器或只需簡易位置傳感器,以低轉矩波動、平滑運動、小可聞噪聲、成本適中而見長的新一代正弦化直流無刷電機及其驅動器將得到越來越廣泛的應用,有良好的發展前景。


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