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国内直流无刷电机的前景

国内直流无刷电机的前景

上海合美电子科技有限公司

 

经由几十年的高速开展,直流无刷电机在技能上已逐渐成熟,使用范畴简直可掩盖一切电机驱动用处,在很多使用中已显示其优秀特征,并可起到其它类电机不克不及到达的功用,国际上有些专家预言:二十一世纪将是直流无刷电机的世界,将为一切新一代的整机产物设计师所采用。 

直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用,但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷,可靠性差,需要经常维护;换相时产生 电磁干扰,噪声大,影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机 械换相带来的缺点,以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955 年美  DHarrison 等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利,标志着 现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段,是在 1978 年的 MAC 经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后,国际上对无刷直 流电动机进行了深入的研究,先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。  

20 多年以来,随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展,无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机 已经不是专指具有电子换相的直流电机,而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机 。无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性,且结 构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业,向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。  

在结构上,与有刷直流电动机不同,无刷直流电动机的定子绕组作为电枢, 励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同,直流无刷电 动机可分为方波直流电动机(BLDCM)和正弦波直流电动机(PMSM),BLDCM  电子换相取代了原直流电动机的机械换相,由永磁材料做转子,省去了电刷;而 PMSM 则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组,省去了励磁绕组、滑 环和电刷。在相同的条件下,驱动电路要获得方波比较容易,且控制简单,因而 BLDCM 的应用较 PMSM 要广泛的多。  

      直流无刷电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部 分组成,电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成,而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时,控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有 序的触发驱动电路中的各个功率管,进行有序换流,以驱动直流电动机。 一、直流无刷电机的使用范畴:  

1、家用电器类产物范畴。新一代电冰箱、空调器、吸尘器、洗衣机、电电扇、热水器等,运用直流无刷电机可完成多功用主动操作:准时、定温、主动调理,按软件顺序任务。提拔了家电产物主动化水平,效率进步20%  

2、办公主动化范畴。核算机软、硬驱动器、光盘、驱动器、激光打印机、复印机、传真机鼓驱动等核算机外部设备及音像处置设备这类设备要求驱动器电机具有稳速、调速、定位等功用,对低电磁搅扰和低噪声要求特殊高。这类直流无刷电机属于精细型、尺寸小、加工精度高、产量大,是技能密集型和高投资类产物,当前仍首要由欧美、日本等兴旺国度供应。  

3、医疗仪器和器械范畴。血液剖析仪、离心计、牙科器械、医护监控设备等设备常需求小尺寸、高牢靠、长命命、低噪音、免维护的微型高速电机。  4、工业主动化设备范畴。当前,在数控缝纫机、彩扩扩大机、高速食物搅拌机等普通的轻工机械中一些要求精细节制速度和地位的设备大多采用无刷电机。别的,在数控机床、组合机床、主动纺织、印刷、包装、冶金、邮政机械,主动化出产流水线等各类专用设备跟着市场竞争的加剧,采用高新技能配备成为急迫要求。采用直流无刷电机可知足这些机械设备的高效率、高精度、高功能的节制要求。  

5、电动车范畴。我国是自行车大国,自行车拥有量约4亿辆。按年鉴发布数,1998年全国自行车、摩托车产量为3940万辆,若以7%的年增进率核算2000年产量可达4500万辆。依照国度绿色环保政策和动力应用可继续开展计谋方针,电动车将成为城镇居民的消费热点,超越国外增进程度,成为我国新的经济增进点。若按10%的产量思索,电动助力车的年产量为450万辆。  二、国内直流无刷电机使用与开展情况:  

当前,我国直流无刷电机的开展正处于加快开展期。推进产物商品化,财产化和普及化的前提曾经成熟。首要显示在:理论、设计和初中供应了技能根底我国从七十年月开端跟踪这项新技能,对电机活动节制系统中使用脉宽调制技能(PWM),脉幅调制技能(PAM)和正弦宽调制技能(SPWM)进行深化研讨和理论,为直流无刷电机的开展供应了技能根底。电机节制器件的起原有了包管。变革开放后,国外各大导体器件厂商抢滩中国市场,使国内便利收购到世界当今最进步前辈的电机专用的大规划集成电路驱动器器件、大功率开关器件、高功能微处置器,DSP数字旌旗灯号处置器,MOSFET功率器件和IGBT功率模块等,价钱也比曩昔愈加廉价,为推出功能优秀、价钱低价的直流无刷电机供应了器件起原。稀土资料出产已构成规划。  

我国是稀土元素矿藏大国,有着丰厚的资本优势。特殊是第三代稀土资料-钕铁硼(NdFeB)磁钢的功能不时进步,价钱廉价,为我国无刷电机的规划出产,供应了牢靠的资料起原。因为国内稀土资料价钱仅为国际市场价的14~13,而且劳务费用低,跟着国外无刷电机的需求的增进,国外商家存眷中国,为我国产物出口供应商机。国内特殊是家电行业,近年不时推出装备直流无刷电机的电器产物,鼎力宣传其优胜性和节能结果,就是国内直流无刷电机需求升温的标记。当前,国内研发和出产的直流无刷电机种类和数目不多,首要用于军事国防设备。近年来在空调器、冰箱、洗衣机、电动自行车、微型风机等使用的,普通是输出功率不大的微型与特种直流无刷电机。机械、纺织、印柒、治金、轻工等行业所需的与小型交流异步电机功率品级对应的直流无刷电机(功率在0.75-18.5kw局限)根本上仍属空白。 

所以,国内直流无刷电机的发展正遇上到前所未有的大好时机,对无所电机的研发生产可能会改变目前现有的微电机控制企业市场格局。

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