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直流无刷电机和异步电动机相比较,无刷直流电动机的关键技术特征是:
1、经电子控制获得类似直流电动机的运行特性,有较好的可控性,宽调速范围。
2、需要转子位置反馈信息和电子多相逆变驱动器。
3、本质上是交流电动机,由于没有电刷和换向器的火花、磨损问题,可工作于高速,可得到较高的可靠性,工作寿命长,无需经常维护。
4、无刷直流电动机功率因数高,转子无损耗和发热,有较高的效率:有资料对比,7.5kw异步电动机效率为86.4%,同容量的无刷直流电动机效率可达92.4%。
5、必须有电子控制部分,总成本比直流电动机高。
在交流系统中应用的电动机主要有感应电动机和永磁同步性电动机两种,其中永磁同步型电动机按工作原理不同,可分为正弦波反电势的永磁同步电动机(PMSM)和具有方波反电势的无刷直流电动机(BLDCM),由于工作原理的不同使得他们的驱动电流与控制方式可不一样。
正弦型永磁同步电动机反电动势是正弦形的,要使电动机产生平滑的转矩,电动机绕组中流过的电流也必须是正弦型的,这就必须知道连续的转子位置信号,逆变器才能据此给电动机提供正弦电压或电流,因此,PMSM需要采用高分辨率的位置编码器或者旋转变压器,控制算法也较复杂。
无刷直流电动机反电动势是梯形波的,电动机绕组只要输入方波电流,转矩就是平直的,因此,BLDCM不需要高分辨率的位置传感器,反馈装置简单,控制算法也相对简单。此外BLDCM梯形波的气隙磁场比PMSM正弦波的气隙磁场对铁心的利用率要高;而且BLDCM比PMSM功率密度更高,单位体积输出转矩更大。所以永磁无刷直流电动机的应用和研究受到更为广泛的重视。
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