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SPG剎車電機S9R90GBH-ECE SPG工廠直銷////交流電機簡介 “交流電機”是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉換的機械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由于沒有換向器（見直流電機的換向），因此結構簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉速、高電壓、大電流、大容量的電機。交流電機功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀80年代初，最大的汽輪發(fā)電機已達150萬千瓦。交流電機是由美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。 電機原理 用單相電容式電機說明：單相電機有兩個繞組，即起動繞組和運行繞組。兩個繞組在空間上相差90度。在起動繞組上串聯(lián)了一個容量較大的電容器，當運行繞組和起動繞組通過單相交流電時，由于電容器作用使起動繞組中的電流在時間上比運行繞組的電流超前90度角，先到達最大值。在時間和空間上形成兩個相同的脈沖磁場，使定子與轉子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個旋轉磁場，在旋轉磁場的作用下，電機轉子中產(chǎn)生感應電流，電流與旋轉磁場互相作用產(chǎn)生電磁場轉矩，使電機旋轉起來。 調(diào)速原理 //// 額定轉速n=60f/p（1-s）=同步轉速N1（1-S） f電源頻率 p電機極對數(shù) s轉差率 1.利用變頻器改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性平滑性較好，機械特性較硬。就是加上額定負載轉速下降得少。屬于無級調(diào)速。適用于大部分三相鼠籠異步電動機。 2.改變磁極對數(shù)調(diào)速，屬于有級調(diào)速，調(diào)速平滑度差，一般用于金屬切削機床。3.改變轉差率調(diào)速。 //// （1）轉子回路串電阻：用于交流繞線式異步電動機。調(diào)速范圍小，電阻要消耗功率，電機效率低。一般用于起重機。 （2）改變電源電壓調(diào)速，調(diào)速范圍小，轉矩隨電壓降大幅度下降，三相電機一般不用。用于單相電機調(diào)速，如風扇。 （3）串級調(diào)速，實質就是就是轉子引入附加電動勢，改變它大小來調(diào)速。也只用于繞線電動機，但效率得到提高。 ////交流電機調(diào)速方法 一、變極對數(shù)調(diào)速方法 ：改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速。 二、變頻調(diào)速方法 ：使用變頻器改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調(diào)速方法。 三、串級調(diào)速方法 ：串級調(diào)速是指繞線式電動機轉子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉差，達到調(diào)速的目的。大部分轉差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉差功率返回電網(wǎng)或轉換能量加以利用。根據(jù)轉差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速。 //// 四、繞線式電動機轉子串電阻調(diào)速方法： 線式異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機械特性較軟。 五、定子調(diào)壓調(diào)速方法 ：改變電動機的定子電壓時，從而獲得不同轉速。由于電動機的轉矩與電壓平方成正比，因此最大轉矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機難以應用。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應采用轉子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。 六、電磁調(diào)速電動機調(diào)速方法 ：電磁調(diào)速電動機由籠型電動機、電磁轉差離合器和直流勵磁電源。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導通角，可以改變勵磁電流的大小。 七、液力耦合器調(diào)速方法 ：液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，當泵輪在原動機帶動下旋轉時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產(chǎn)機械運轉。通過不同的液力（潤滑油和渦輪）達到調(diào)速。 （4）電磁調(diào)速。只用于滑差電機。通過改變勵磁線圈的電流無極平滑調(diào)速，機構簡單，但控制功率較小。不宜長期低速運行。 //// 實際應用 在實際應用中，交流電動機總是與生產(chǎn)機械相聯(lián)系，形成電力拖動系統(tǒng)。不同的生產(chǎn)機械要求不同的速度，即使同一個生產(chǎn)機械在不同的運行工況下，也需要不同的速度，因而需要對拖動系統(tǒng)的運行速度加以調(diào)節(jié)，即產(chǎn)生了交流電動機調(diào)速。交流電動機，尤其是籠型感應電動機，由于沒有機械換向裝置，結構簡單、運行可靠、維護方便、造價低廉，且有良好的節(jié)能效果，在單機容量和速度極限等方面都比直流電動機高;特別是在灰塵多、有危險的惡劣環(huán)境里，交流電動機更為適用。但交流電動機的調(diào)速性能不如直流電動機好，在很長一段時間內(nèi)，交流電動機只能作恒速運行。解決交流電動機的調(diào)速問題，一直是電力拖動工作者所關注和研究的課題。發(fā)展簡史早在20世紀30年代，不少學者就提出了各種交流調(diào)速系統(tǒng)，企圖改善交流電動機的調(diào)速性能。 電機主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉子（電樞） 、換向器和電刷等構成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流， 電機的換向器就會自動改變電機轉子的磁場方向，這樣，直流電機的轉子就會持續(xù)運轉下去。 有直流電機有以下缺點 //// 結構相對復雜，增加了制造成本； 容易被環(huán)境（如灰塵等）影響，降低了工作的可靠性； 換向時會產(chǎn)生火花，限制了使用范圍； 容易損壞，增加了維護成本等。 //// 二、無刷直流電機簡介 BLDC電機中的“BL”意為“無刷”，就是DC電機（有刷電機）中的“電刷”沒有了。 無刷直流電機(BLDC)以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機結構簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點。 無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成?？梢姡椭绷麟姍C有著很多共同點，定子和轉子的結構差不多(原來的定子變?yōu)檗D子，轉子變?yōu)槎ㄗ?，繞組的連線也基本相同。但是，結構上它們有一個明顯的區(qū)別：無刷直流電機沒有直流電機中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。這樣，電機結構就相對簡單，降低了電機的制造和維護成本，但無刷直流電機不能自動換向(相)，犧牲的代價是電機控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機，有刷直流電機的驅動橋需要 4 只功率管，而無刷直流電機的驅動橋則需要 6 只功率管)。 圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對極的無刷直流電機，它的定子在內(nèi)，轉子在外。另一種無刷直流電機的結構和這種剛剛相反，它的定子在外，轉子在內(nèi)，即定子是線圈繞組組成的機座，而轉子用永磁材料制造。 無刷直流電機有以下的特點 //// 無刷直流電機的外特性好，能夠在低速下輸出大轉矩，使得它可以提供大的起動轉矩； 無刷直流電機的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運行； 無刷直流電機的效率高、過載能力強，使得它在拖動系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)； 無刷直流電機的再生制動效果好，由于它的轉子是永磁材料，制動時電機可以進入發(fā)電機狀態(tài)； 無刷直流電機的體積小，功率密度高； //// 無刷直流電機無機械換向器，采用全封閉式結構，可以防止塵土進入電機內(nèi)部，可靠性高； 無刷直流電機比異步電機的驅動控制簡單。 //// 三、無刷直流電機工作原理 無刷直流電機的定子是線圈繞組電樞，轉子是永磁體。如果只給電機通以固定的直流電流，則電機只能產(chǎn)生不變的磁場，電機不能轉動起來，只有實時檢測電機轉子的位置，再根據(jù)轉子的位置給電機的不同相通以對應的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉磁場，電機才可以跟著磁場轉動起來。 如圖2所示為無刷直流電機的轉動原理示意圖，為了方便描述，電機定子的線圈中心抽頭接電機電源 POWER，各相的端點接功率管，位置傳感器導通時使功率管的 G極接 12V，功率管導通，對應的相線圈被通電。由于三個位置傳感器隨著轉子的轉動，會依次導通，使得對應的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化，電機轉子也跟著轉動起來，這就是無刷直流電機的基本轉動原理——檢測轉子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場的方向連續(xù)均勻地變化。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉速；提供保護和顯示等等。 //// 直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產(chǎn)生額定負載下恒定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。現(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直角坐標系統(tǒng)中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當?shù)男阅堋? 此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越??；像模擬/數(shù)字轉換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。 四、無刷直流電機的驅動方法 //// 無刷直機電機的驅動方式按不同類別可分多種驅動方式，它們各有特點。 1.按驅動波形：方波驅動，這種驅動方式實現(xiàn)方便，易于實現(xiàn)電機無位置傳感器控制； 2.正弦驅動：這種驅動方式可以改善電機運行效果，使輸出力矩均勻，但實現(xiàn)過程相對復雜。同時，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。 //// 五、無刷直流電機應用領域 應用領域一，辦公計算機外圍設備、電子數(shù)碼消費品領域。 這是無刷直流電機普及最廣、數(shù)量最大的領域。比如在生活中常見的打印機、傳真機、復印機、硬盤驅動器、軟盤驅動器、電影攝影機、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運動的帶動控制中，都有無刷直流電機的身影。 應用領域二，工業(yè)控制領域。 //// 近些年，由于無刷直流電機大規(guī)模的研發(fā)和技術的逐漸成熟，其驅動系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之擴大，已逐步成為工業(yè)用電動機的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運行效率而展開的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號的電機以滿足不同驅動系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機都有涉獵。 應用領域三，醫(yī)療設備領域。 在國外，對無刷直流電機的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅動人工心臟中的小型血泵；在國內(nèi)，手術用高速器具的高速離心機、熱像儀和測溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機。 應用領域四，汽車領域。 //// 據(jù)分析在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機 20-30 個，而每輛豪華轎車則需要59個之多，除了核心發(fā)動機外，在雨刷器、電動車門、汽車空調(diào)、電動車窗等部位都有電機的身影。隨著汽車工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機也必須滿足高效率、低能耗的標準。而無刷直流電機的低噪聲、壽命長、無火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點完全符合，隨著其調(diào)速技術的日益成熟，性價比會越來越高，它在汽車電機驅動的各個環(huán)節(jié)中的應用會更加廣泛。 應用領域五，家用電器領域。 “變頻”技術已非常普遍，作為中國家電的標志逐漸占據(jù)了大部分的消費市場，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉變趨勢。這種轉變實質上就是家電所用的電動機由感應電動機向無刷直流電機及其控制器的過渡，以達到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術的發(fā)展方向相同，它是多種技術相結合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關的每一種技術的革新與進步。 ////
2、按結構和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。 1）同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。 2）異步電機可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。 感應電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。 交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。 3、按起動與運行方式可劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。 ////交流電機簡介 “交流電機”是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉換的機械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由于沒有換向器（見直流電機的換向），因此結構簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉速、高電壓、大電流、大容量的電機。交流電機功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀80年代初，最大的汽輪發(fā)電機已達150萬千瓦。交流電機是由美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。 電機原理 用單相電容式電機說明：單相電機有兩個繞組，即起動繞組和運行繞組。兩個繞組在空間上相差90度。在起動繞組上串聯(lián)了一個容量較大的電容器，當運行繞組和起動繞組通過單相交流電時，由于電容器作用使起動繞組中的電流在時間上比運行繞組的電流超前90度角，先到達最大值。在時間和空間上形成兩個相同的脈沖磁場，使定子與轉子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個旋轉磁場，在旋轉磁場的作用下，電機轉子中產(chǎn)生感應電流，電流與旋轉磁場互相作用產(chǎn)生電磁場轉矩，使電機旋轉起來。 調(diào)速原理 //// 額定轉速n=60f/p（1-s）=同步轉速N1（1-S） f電源頻率 p電機極對數(shù) s轉差率 1.利用變頻器改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性平滑性較好，機械特性較硬。就是加上額定負載轉速下降得少。屬于無級調(diào)速。適用于大部分三相鼠籠異步電動機。 2.改變磁極對數(shù)調(diào)速，屬于有級調(diào)速，調(diào)速平滑度差，一般用于金屬切削機床。3.改變轉差率調(diào)速。 //// （1）轉子回路串電阻：用于交流繞線式異步電動機。調(diào)速范圍小，電阻要消耗功率，電機效率低。一般用于起重機。 （2）改變電源電壓調(diào)速，調(diào)速范圍小，轉矩隨電壓降大幅度下降，三相電機一般不用。用于單相電機調(diào)速，如風扇。 （3）串級調(diào)速，實質就是就是轉子引入附加電動勢，改變它大小來調(diào)速。也只用于繞線電動機，但效率得到提高。 ////交流電機調(diào)速方法 一、變極對數(shù)調(diào)速方法 ：改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速。 二、變頻調(diào)速方法 ：使用變頻器改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調(diào)速方法。 三、串級調(diào)速方法 ：串級調(diào)速是指繞線式電動機轉子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉差，達到調(diào)速的目的。大部分轉差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉差功率返回電網(wǎng)或轉換能量加以利用。根據(jù)轉差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速。 //// 四、繞線式電動機轉子串電阻調(diào)速方法： 線式異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機械特性較軟。 五、定子調(diào)壓調(diào)速方法 ：改變電動機的定子電壓時，從而獲得不同轉速。由于電動機的轉矩與電壓平方成正比，因此最大轉矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機難以應用。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應采用轉子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。 六、電磁調(diào)速電動機調(diào)速方法 ：電磁調(diào)速電動機由籠型電動機、電磁轉差離合器和直流勵磁電源。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導通角，可以改變勵磁電流的大小。 七、液力耦合器調(diào)速方法 ：液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，當泵輪在原動機帶動下旋轉時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產(chǎn)機械運轉。通過不同的液力（潤滑油和渦輪）達到調(diào)速。 （4）電磁調(diào)速。只用于滑差電機。通過改變勵磁線圈的電流無極平滑調(diào)速，機構簡單，但控制功率較小。不宜長期低速運行。 //// 實際應用 在實際應用中，交流電動機總是與生產(chǎn)機械相聯(lián)系，形成電力拖動系統(tǒng)。不同的生產(chǎn)機械要求不同的速度，即使同一個生產(chǎn)機械在不同的運行工況下，也需要不同的速度，因而需要對拖動系統(tǒng)的運行速度加以調(diào)節(jié)，即產(chǎn)生了交流電動機調(diào)速。交流電動機，尤其是籠型感應電動機，由于沒有機械換向裝置，結構簡單、運行可靠、維護方便、造價低廉，且有良好的節(jié)能效果，在單機容量和速度極限等方面都比直流電動機高;特別是在灰塵多、有危險的惡劣環(huán)境里，交流電動機更為適用。但交流電動機的調(diào)速性能不如直流電動機好，在很長一段時間內(nèi)，交流電動機只能作恒速運行。解決交流電動機的調(diào)速問題，一直是電力拖動工作者所關注和研究的課題。發(fā)展簡史早在20世紀30年代，不少學者就提出了各種交流調(diào)速系統(tǒng)，企圖改善交流電動機的調(diào)速性能。 電機主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉子（電樞） 、換向器和電刷等構成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流， 電機的換向器就會自動改變電機轉子的磁場方向，這樣，直流電機的轉子就會持續(xù)運轉下去。 有直流電機有以下缺點 //// 結構相對復雜，增加了制造成本； 容易被環(huán)境（如灰塵等）影響，降低了工作的可靠性； 換向時會產(chǎn)生火花，限制了使用范圍； 容易損壞，增加了維護成本等。 //// 二、無刷直流電機簡介 BLDC電機中的“BL”意為“無刷”，就是DC電機（有刷電機）中的“電刷”沒有了。 無刷直流電機(BLDC)以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機結構簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點。 無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成?？梢?，它和直流電機有著很多共同點，定子和轉子的結構差不多(原來的定子變?yōu)檗D子，轉子變?yōu)槎ㄗ?，繞組的連線也基本相同。但是，結構上它們有一個明顯的區(qū)別：無刷直流電機沒有直流電機中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。這樣，電機結構就相對簡單，降低了電機的制造和維護成本，但無刷直流電機不能自動換向(相)，犧牲的代價是電機控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機，有刷直流電機的驅動橋需要 4 只功率管，而無刷直流電機的驅動橋則需要 6 只功率管)。 圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對極的無刷直流電機，它的定子在內(nèi)，轉子在外。另一種無刷直流電機的結構和這種剛剛相反，它的定子在外，轉子在內(nèi)，即定子是線圈繞組組成的機座，而轉子用永磁材料制造。 無刷直流電機有以下的特點 //// 無刷直流電機的外特性好，能夠在低速下輸出大轉矩，使得它可以提供大的起動轉矩； 無刷直流電機的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運行； 無刷直流電機的效率高、過載能力強，使得它在拖動系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)； 無刷直流電機的再生制動效果好，由于它的轉子是永磁材料，制動時電機可以進入發(fā)電機狀態(tài)； 無刷直流電機的體積小，功率密度高； //// 無刷直流電機無機械換向器，采用全封閉式結構，可以防止塵土進入電機內(nèi)部，可靠性高； 無刷直流電機比異步電機的驅動控制簡單。 //// 三、無刷直流電機工作原理 無刷直流電機的定子是線圈繞組電樞，轉子是永磁體。如果只給電機通以固定的直流電流，則電機只能產(chǎn)生不變的磁場，電機不能轉動起來，只有實時檢測電機轉子的位置，再根據(jù)轉子的位置給電機的不同相通以對應的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉磁場，電機才可以跟著磁場轉動起來。 如圖2所示為無刷直流電機的轉動原理示意圖，為了方便描述，電機定子的線圈中心抽頭接電機電源 POWER，各相的端點接功率管，位置傳感器導通時使功率管的 G極接 12V，功率管導通，對應的相線圈被通電。由于三個位置傳感器隨著轉子的轉動，會依次導通，使得對應的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化，電機轉子也跟著轉動起來，這就是無刷直流電機的基本轉動原理——檢測轉子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場的方向連續(xù)均勻地變化。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉速；提供保護和顯示等等。 //// 直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產(chǎn)生額定負載下恒定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到?，F(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直角坐標系統(tǒng)中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當?shù)男阅堋? 此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越??；像模擬/數(shù)字轉換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。 四、無刷直流電機的驅動方法 //// 無刷直機電機的驅動方式按不同類別可分多種驅動方式，它們各有特點。 1.按驅動波形：方波驅動，這種驅動方式實現(xiàn)方便，易于實現(xiàn)電機無位置傳感器控制； 2.正弦驅動：這種驅動方式可以改善電機運行效果，使輸出力矩均勻，但實現(xiàn)過程相對復雜。同時，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。 //// 五、無刷直流電機應用領域 應用領域一，辦公計算機外圍設備、電子數(shù)碼消費品領域。 這是無刷直流電機普及最廣、數(shù)量最大的領域。比如在生活中常見的打印機、傳真機、復印機、硬盤驅動器、軟盤驅動器、電影攝影機、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運動的帶動控制中，都有無刷直流電機的身影。 應用領域二，工業(yè)控制領域。 //// 近些年，由于無刷直流電機大規(guī)模的研發(fā)和技術的逐漸成熟，其驅動系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之擴大，已逐步成為工業(yè)用電動機的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運行效率而展開的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號的電機以滿足不同驅動系統(tǒng)的需求。現(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機都有涉獵。 應用領域三，醫(yī)療設備領域。 在國外，對無刷直流電機的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅動人工心臟中的小型血泵；在國內(nèi)，手術用高速器具的高速離心機、熱像儀和測溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機。 應用領域四，汽車領域。 //// 據(jù)分析在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機 20-30 個，而每輛豪華轎車則需要59個之多，除了核心發(fā)動機外，在雨刷器、電動車門、汽車空調(diào)、電動車窗等部位都有電機的身影。隨著汽車工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機也必須滿足高效率、低能耗的標準。而無刷直流電機的低噪聲、壽命長、無火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點完全符合，隨著其調(diào)速技術的日益成熟，性價比會越來越高，它在汽車電機驅動的各個環(huán)節(jié)中的應用會更加廣泛。 應用領域五，家用電器領域。 “變頻”技術已非常普遍，作為中國家電的標志逐漸占據(jù)了大部分的消費市場，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉變趨勢。這種轉變實質上就是家電所用的電動機由感應電動機向無刷直流電機及其控制器的過渡，以達到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術的發(fā)展方向相同，它是多種技術相結合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關的每一種技術的革新與進步。 ////
SPG公司1973年成立于韓國仁川，spg電機專業(yè)生產(chǎn)減速電機。馬達用途十分廣泛，自動門窗、自動麻將、印刷機械、包裝機械、影像機械、室內(nèi)外廣告機械、醫(yī)療用機械設備，空調(diào)、復印機、打印機、攪拌器、刨冰器、電冰箱、自動化工廠生產(chǎn)流水線等，尤其在注重高精度一體化自動化設備的行業(yè)中占有十分重要的地位。由于品質優(yōu)秀，用戶十分滿意，在韓國本土已占60%以上的市場份額。 SPG-AC馬達被廣泛地應用在家庭用機械，工業(yè)用機械，自動化生產(chǎn)線等用途上。 ////交流電機簡介 “交流電機”是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉換的機械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由于沒有換向器（見直流電機的換向），因此結構簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉速、高電壓、大電流、大容量的電機。交流電機功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀80年代初，最大的汽輪發(fā)電機已達150萬千瓦。交流電機是由美籍塞爾維亞裔科學家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。 電機原理 用單相電容式電機說明：單相電機有兩個繞組，即起動繞組和運行繞組。兩個繞組在空間上相差90度。在起動繞組上串聯(lián)了一個容量較大的電容器，當運行繞組和起動繞組通過單相交流電時，由于電容器作用使起動繞組中的電流在時間上比運行繞組的電流超前90度角，先到達最大值。在時間和空間上形成兩個相同的脈沖磁場，使定子與轉子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個旋轉磁場，在旋轉磁場的作用下，電機轉子中產(chǎn)生感應電流，電流與旋轉磁場互相作用產(chǎn)生電磁場轉矩，使電機旋轉起來。 調(diào)速原理 //// 額定轉速n=60f/p（1-s）=同步轉速N1（1-S） f電源頻率 p電機極對數(shù) s轉差率 1.利用變頻器改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性平滑性較好，機械特性較硬。就是加上額定負載轉速下降得少。屬于無級調(diào)速。適用于大部分三相鼠籠異步電動機。 2.改變磁極對數(shù)調(diào)速，屬于有級調(diào)速，調(diào)速平滑度差，一般用于金屬切削機床。3.改變轉差率調(diào)速。 //// （1）轉子回路串電阻：用于交流繞線式異步電動機。調(diào)速范圍小，電阻要消耗功率，電機效率低。一般用于起重機。 （2）改變電源電壓調(diào)速，調(diào)速范圍小，轉矩隨電壓降大幅度下降，三相電機一般不用。用于單相電機調(diào)速，如風扇。 （3）串級調(diào)速，實質就是就是轉子引入附加電動勢，改變它大小來調(diào)速。也只用于繞線電動機，但效率得到提高。 ////交流電機調(diào)速方法 一、變極對數(shù)調(diào)速方法 ：改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速。 二、變頻調(diào)速方法 ：使用變頻器改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調(diào)速方法。 三、串級調(diào)速方法 ：串級調(diào)速是指繞線式電動機轉子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉差，達到調(diào)速的目的。大部分轉差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉差功率返回電網(wǎng)或轉換能量加以利用。根據(jù)轉差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速。 //// 四、繞線式電動機轉子串電阻調(diào)速方法： 線式異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機械特性較軟。 五、定子調(diào)壓調(diào)速方法 ：改變電動機的定子電壓時，從而獲得不同轉速。由于電動機的轉矩與電壓平方成正比，因此最大轉矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機難以應用。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應采用轉子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。 六、電磁調(diào)速電動機調(diào)速方法 ：電磁調(diào)速電動機由籠型電動機、電磁轉差離合器和直流勵磁電源。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導通角，可以改變勵磁電流的大小。 七、液力耦合器調(diào)速方法 ：液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，當泵輪在原動機帶動下旋轉時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產(chǎn)機械運轉。通過不同的液力（潤滑油和渦輪）達到調(diào)速。 （4）電磁調(diào)速。只用于滑差電機。通過改變勵磁線圈的電流無極平滑調(diào)速，機構簡單，但控制功率較小。不宜長期低速運行。 //// 實際應用 在實際應用中，交流電動機總是與生產(chǎn)機械相聯(lián)系，形成電力拖動系統(tǒng)。不同的生產(chǎn)機械要求不同的速度，即使同一個生產(chǎn)機械在不同的運行工況下，也需要不同的速度，因而需要對拖動系統(tǒng)的運行速度加以調(diào)節(jié)，即產(chǎn)生了交流電動機調(diào)速。交流電動機，尤其是籠型感應電動機，由于沒有機械換向裝置，結構簡單、運行可靠、維護方便、造價低廉，且有良好的節(jié)能效果，在單機容量和速度極限等方面都比直流電動機高;特別是在灰塵多、有危險的惡劣環(huán)境里，交流電動機更為適用。但交流電動機的調(diào)速性能不如直流電動機好，在很長一段時間內(nèi)，交流電動機只能作恒速運行。解決交流電動機的調(diào)速問題，一直是電力拖動工作者所關注和研究的課題。發(fā)展簡史早在20世紀30年代，不少學者就提出了各種交流調(diào)速系統(tǒng)，企圖改善交流電動機的調(diào)速性能。 電機主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉子（電樞） 、換向器和電刷等構成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流， 電機的換向器就會自動改變電機轉子的磁場方向，這樣，直流電機的轉子就會持續(xù)運轉下去。 有直流電機有以下缺點 //// 結構相對復雜，增加了制造成本； 容易被環(huán)境（如灰塵等）影響，降低了工作的可靠性； 換向時會產(chǎn)生火花，限制了使用范圍； 容易損壞，增加了維護成本等。 //// 二、無刷直流電機簡介 BLDC電機中的“BL”意為“無刷”，就是DC電機（有刷電機）中的“電刷”沒有了。 無刷直流電機(BLDC)以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機結構簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點。 無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成。可見，它和直流電機有著很多共同點，定子和轉子的結構差不多(原來的定子變?yōu)檗D子，轉子變?yōu)槎ㄗ?，繞組的連線也基本相同。但是，結構上它們有一個明顯的區(qū)別：無刷直流電機沒有直流電機中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。這樣，電機結構就相對簡單，降低了電機的制造和維護成本，但無刷直流電機不能自動換向(相)，犧牲的代價是電機控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機，有刷直流電機的驅動橋需要 4 只功率管，而無刷直流電機的驅動橋則需要 6 只功率管)。 圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對極的無刷直流電機，它的定子在內(nèi)，轉子在外。另一種無刷直流電機的結構和這種剛剛相反，它的定子在外，轉子在內(nèi)，即定子是線圈繞組組成的機座，而轉子用永磁材料制造。 無刷直流電機有以下的特點 //// 無刷直流電機的外特性好，能夠在低速下輸出大轉矩，使得它可以提供大的起動轉矩； 無刷直流電機的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運行； 無刷直流電機的效率高、過載能力強，使得它在拖動系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)； 無刷直流電機的再生制動效果好，由于它的轉子是永磁材料，制動時電機可以進入發(fā)電機狀態(tài)； 無刷直流電機的體積小，功率密度高； //// 無刷直流電機無機械換向器，采用全封閉式結構，可以防止塵土進入電機內(nèi)部，可靠性高； 無刷直流電機比異步電機的驅動控制簡單。 //// 三、無刷直流電機工作原理 無刷直流電機的定子是線圈繞組電樞，轉子是永磁體。如果只給電機通以固定的直流電流，則電機只能產(chǎn)生不變的磁場，電機不能轉動起來，只有實時檢測電機轉子的位置，再根據(jù)轉子的位置給電機的不同相通以對應的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉磁場，電機才可以跟著磁場轉動起來。 如圖2所示為無刷直流電機的轉動原理示意圖，為了方便描述，電機定子的線圈中心抽頭接電機電源 POWER，各相的端點接功率管，位置傳感器導通時使功率管的 G極接 12V，功率管導通，對應的相線圈被通電。由于三個位置傳感器隨著轉子的轉動，會依次導通，使得對應的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化，電機轉子也跟著轉動起來，這就是無刷直流電機的基本轉動原理——檢測轉子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場的方向連續(xù)均勻地變化。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉速；提供保護和顯示等等。 //// 直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產(chǎn)生額定負載下恒定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到?，F(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直角坐標系統(tǒng)中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當?shù)男阅堋? 此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越??；像模擬/數(shù)字轉換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。 四、無刷直流電機的驅動方法 //// 無刷直機電機的驅動方式按不同類別可分多種驅動方式，它們各有特點。 1.按驅動波形：方波驅動，這種驅動方式實現(xiàn)方便，易于實現(xiàn)電機無位置傳感器控制； 2.正弦驅動：這種驅動方式可以改善電機運行效果，使輸出力矩均勻，但實現(xiàn)過程相對復雜。同時，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。 //// 五、無刷直流電機應用領域 應用領域一，辦公計算機外圍設備、電子數(shù)碼消費品領域。 這是無刷直流電機普及最廣、數(shù)量最大的領域。比如在生活中常見的打印機、傳真機、復印機、硬盤驅動器、軟盤驅動器、電影攝影機、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運動的帶動控制中，都有無刷直流電機的身影。 應用領域二，工業(yè)控制領域。 //// 近些年，由于無刷直流電機大規(guī)模的研發(fā)和技術的逐漸成熟，其驅動系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之擴大，已逐步成為工業(yè)用電動機的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運行效率而展開的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號的電機以滿足不同驅動系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機都有涉獵。 應用領域三，醫(yī)療設備領域。 在國外，對無刷直流電機的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅動人工心臟中的小型血泵；在國內(nèi)，手術用高速器具的高速離心機、熱像儀和測溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機。 應用領域四，汽車領域。 //// 據(jù)分析在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機 20-30 個，而每輛豪華轎車則需要59個之多，除了核心發(fā)動機外，在雨刷器、電動車門、汽車空調(diào)、電動車窗等部位都有電機的身影。隨著汽車工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機也必須滿足高效率、低能耗的標準。而無刷直流電機的低噪聲、壽命長、無火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點完全符合，隨著其調(diào)速技術的日益成熟，性價比會越來越高，它在汽車電機驅動的各個環(huán)節(jié)中的應用會更加廣泛。 應用領域五，家用電器領域。 “變頻”技術已非常普遍，作為中國家電的標志逐漸占據(jù)了大部分的消費市場，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉變趨勢。這種轉變實質上就是家電所用的電動機由感應電動機向無刷直流電機及其控制器的過渡，以達到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術的發(fā)展方向相同，它是多種技術相結合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關的每一種技術的革新與進步。 ////SPG 馬達性能優(yōu)良，低噪音、高效率、經(jīng)久耐用且產(chǎn)品質量穩(wěn)定。由于采取了先進的生產(chǎn)工藝與技術，使得SPG馬達的性能越來越出色，與同類日本馬達相比，SPG減速馬達的質量已與其相當，而價格卻比日本馬達擁有更大的優(yōu)勢,堪與臺灣馬達價格媲美。 SPG 馬達完全參照日本馬達的傳統(tǒng)風格，使其在對日本馬達進行替代時，無須考慮安裝尺寸的通用性問題，完全可以替換使用。目前在國內(nèi)受到眾多用戶的好評。? 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