新型永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
*,直流電機(jī)具有越的調(diào)速性能,主要表現(xiàn)在調(diào)速方便(可無(wú)級(jí)調(diào)速),調(diào)速范圍寬,低速性能好(啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,啟動(dòng)電流?。\(yùn)行平穩(wěn),噪音低,效率高,應(yīng)用場(chǎng)合從工業(yè)到民用(如家電、汽車等)場(chǎng)合極其廣泛。但是由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)<>功率因數(shù)高,又無(wú)轉(zhuǎn)子損耗所以效率很高,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴(yán)格與電源頻率保持同步,轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)用磁鐵產(chǎn)生。磁鐵現(xiàn)在多采用稀土永磁材料,我國(guó)稀土材料的貯量占世界貯量的70%左右,發(fā)展永磁式 '>無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)正是我們應(yīng)該充分發(fā)揮的資源優(yōu)勢(shì),目前這種電機(jī)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng),機(jī)器人的伺服驅(qū)動(dòng)以及新一代家用電器的變速驅(qū)動(dòng)中,由于變頻調(diào)速方法具有率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能,因此應(yīng)用前景十分看好。
永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器一般采用電壓源型脈寬調(diào)制(PWM)交-直-交變頻器。變頻器性能的優(yōu)劣,一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響:諧波造成電機(jī)發(fā)熱,能耗增加,引起電磁和機(jī)械噪聲。二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)。這兩方面,對(duì)于在量大面廣的家用電器中的應(yīng)用尤為重要,它直接關(guān)系到能量的節(jié)省、噪音對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)電網(wǎng)的污染。由高開關(guān)頻率自關(guān)斷器件組成的PWM交-直-交變頻器再加上合理的控制可以達(dá)到較高的性能。
就系統(tǒng)的控制器而言,因運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是快速系統(tǒng),特別是交流電機(jī)高性能的控制需要實(shí)時(shí)快速處理多種信號(hào),為進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的綜合性能,近幾年國(guó)外一些大公司紛紛推出較MCU性能更加*的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)單片電機(jī)控制器,如ADI的ADMC3xx系列,TI的TMS320C24系列及Motorola的DSP56F8xx系列。都是由一個(gè)以DSP為基礎(chǔ)的內(nèi)核,配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路,集成在單一芯片內(nèi),使價(jià)格大大降低,體積縮小,結(jié)構(gòu)緊湊,使用便捷,可靠性提高。現(xiàn)DSP的大速度可達(dá)20~40MIPS以上,指令執(zhí)行時(shí)間或完成一次動(dòng)作的時(shí)間快達(dá)幾十納秒,它和普通的MCU相比,運(yùn)算及處理能力增強(qiáng)10~50倍,確保系統(tǒng)有更*的控制性能。
綜上,永磁無(wú)刷直流電機(jī)配以高性能高速實(shí)時(shí)數(shù)字控制器構(gòu)成的調(diào)速裝置,系統(tǒng)控制相對(duì)簡(jiǎn)單,成本低,節(jié)能,轉(zhuǎn)速平穩(wěn),噪音低,是節(jié)能型綠色環(huán)保產(chǎn)品,特別適合在家用電器產(chǎn)品中應(yīng)用。也可推廣到其它工業(yè)應(yīng)用,如機(jī)床、機(jī)器人和電梯驅(qū)動(dòng)等等。
我國(guó)是世界上家電產(chǎn)品生產(chǎn)及銷售市場(chǎng)大的國(guó)家之一,同時(shí)我國(guó)的家電產(chǎn)品在近20年得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,有的企業(yè)的產(chǎn)品已成為。1998年至今變頻空調(diào)發(fā)展迅速,由交流感應(yīng)電機(jī)變頻開始向直流無(wú)刷電機(jī)發(fā)展。2000年我國(guó)的空調(diào)銷量為1100萬(wàn)臺(tái),其中變頻空調(diào)的銷量近100萬(wàn)臺(tái)。我國(guó)空調(diào)的直流化進(jìn)程迅速,通過國(guó)內(nèi)及國(guó)外市場(chǎng)的預(yù)測(cè),我國(guó)將在3~5年的時(shí)間內(nèi),采用永磁500萬(wàn)臺(tái),直流無(wú)刷電機(jī)在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可以獲得較高的效率,更適合家電的需要,日本的變頻空調(diào)的全直流化早已批量生產(chǎn),我國(guó)的變頻壓縮機(jī)廠家已開始采用直流無(wú)刷電機(jī)來代替三相交流感應(yīng)電機(jī),在今明兩年內(nèi)將出現(xiàn)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)的空調(diào)。
2000年我國(guó)的電冰箱的銷量為1100-1200萬(wàn)臺(tái),其中采用直流無(wú)刷電機(jī)冰箱的銷量為10-15萬(wàn)臺(tái),該種冰箱的24小時(shí)耗電量(0~58度)比同型號(hào)的普通冰箱(0~70度)少15%。
2000年我國(guó)的洗衣機(jī)的銷量為1100萬(wàn)臺(tái),該年下半年國(guó)內(nèi)推出了采用直流無(wú)刷電機(jī)的洗衣機(jī),該種洗衣機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)啟動(dòng)、加速和減速剎車,洗滌脫水無(wú)級(jí)變速,從羊絨到牛仔,不同衣物,不同速度,不同洗法。與普通洗衣機(jī)相比噪音降低10分貝,節(jié)省電能50%,節(jié)水20%。該類洗衣機(jī)在2001年的銷量將大大提高。
除了以上家電產(chǎn)品外,永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)還可用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、電梯、抽油煙機(jī)、豆?jié){機(jī)、小型清污機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等等。
針對(duì)冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等新型家電對(duì)高性能電機(jī)的要求,特別是對(duì)永磁新型永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有一切永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn),運(yùn)行效率高、起動(dòng)力矩大、起動(dòng)電流小、噪音低、無(wú)機(jī)械換相器,工作壽命很長(zhǎng),尤其是調(diào)速方便,可以進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速,特別適用于民用產(chǎn)品,此外,它還可以作為伺服電動(dòng)機(jī)用于工業(yè)控制場(chǎng)合。
目前無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)無(wú)大的差別,由于電子換相電路的成本高于機(jī)械換向器,因而使無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的成本及售價(jià)增加,從而限制了它的應(yīng)用。特別是當(dāng)前直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用已擴(kuò)展到民用產(chǎn)品的領(lǐng)域,無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格是限制其應(yīng)用的主要因素。
針對(duì)國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)、家電行業(yè)及辦公自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)Φ统杀緹o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)需求量越來越大的現(xiàn)狀,所研制的新型永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制做容易、性能可靠、控制方便、成本低廉的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),以便適用于工業(yè)控制及各類民用產(chǎn)品的領(lǐng)域。
⑴電機(jī)可以無(wú)級(jí)調(diào)速,工作轉(zhuǎn)速范圍很大,可滿足各種運(yùn)行模式下的轉(zhuǎn)速要求。由于采用DSP芯片將驅(qū)動(dòng)器及控制器集成于一體,用戶可方便地在驅(qū)動(dòng)器上編程,從而實(shí)現(xiàn)各種變速甚至定位動(dòng)作。
⑵無(wú)刷直流電機(jī)可以工作在超低轉(zhuǎn)速,這一點(diǎn)超越了交流變頻器的性能,所以新型無(wú)刷直流電機(jī)*可以取代小功率交流變頻器。
⑶無(wú)刷直流電機(jī)起動(dòng)力矩大,幾乎不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響。
⑷無(wú)刷直流電機(jī)比交流變頻系統(tǒng)效率還要高。
⑸無(wú)刷直流電機(jī)溫升較低,與同功率交流電機(jī)相比溫升可低30%左右,因而其壽命要大大高于交流電機(jī)。
⑹無(wú)刷直流電機(jī)噪音較低