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1、无刷直流电机一、无刷直流电机国内外发展及研究现状无刷直流电机是从有刷直流电机上发展起来的，确切的说是由发电机发展而来的。1831年法拉第发现电磁感应定律，从这开始才有了电机的发展。1840年左右，世界上第一台直流电机问世。传统的有刷直流电机制造成本高，维修困难，以上这些都是有刷直流电机的隐患。正因如此，早在18世纪20年代，Boiiger就提出了一个新的思想，并找到整流管代替机械电刷，无刷直流电机的基本雏形问世.1930年左右，一些科学家开始从电子换相中寻求突破，为无刷直流电机的出现奠定了基础。但由于大功率电子器件的限制，没能找到理想的电子换相器件，
2、使得这种可靠性差、效率低下的电机只能停留在实验室阶段.1950年左右，美国籍科学家德文•哈里斯与他的同事共同研制出用电子换向电路代替有刷直流电机中的换向器和电刷来完成换向工作。无刷直流电机从此诞生，也是现代无刷直流电机的雏形。20世纪80年代左右，先后成功研制出方波和正弦波作为驱动信号的无刷直流电机。在此之后，无刷直流电机逐渐代替其他电机开始成为电机中绝对主导.由于电刷和换向器的存在，所以有刷直流电机的结构在应用过程中就会存在一些问题：(1)定子和转子之间的密封性不够好，空气中粉尘颗粒等很容易进入气隙，在电机工作时存在隐患。(2)换相时，电刷和换向器
3、之间极易产生电火花并伴随有电磁干扰，而且有比较大的噪声，所以在很多场所使用时会受到限制。(3)电机长时间工作，电刷和换向器磨损会比较严重，对电刷或者换向器进行维修或者更换时消耗大量的人力物力。无刷直流电机和有刷直流电机在结构上的区别是非常明显的，它的线圈绕组是固定的而磁场是变化的，这一结构与有刷直流电机恰好相反。变化的磁场是由转子上的永磁体提供的，而线圈绕组作为定子固定不动。这种结构使得无刷直流电机无需换向器和电刷，从而解决了所有因为换向器和电刷存在带来的各种问题，使得无刷直流电机的发展速度更快，普及范围更广。无刷直流电机和有刷直流电机的区别不仅仅在
4、于定子和转子的结构不同。关键在于无刷直流电机没有刷直流电机中完成换向的电刷和换向器，所以要找到一种器件代替电刷和换向器完成换向操作。代替换向器和电刷完成换向功能的器件的就是位置传感器。图2-2无刷直流结构图图2-2为无刷直流电机的结构图，它主要由定子（电枢绕组）、转子（永磁体）、和位置传感器构成。与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机还具有以下五种优点：(1)无刷直流电机响应比较快、启动转矩比较大；(2)无刷直流电机的过载能力比较强，体现在爬坡能力上（爬坡的角度和速度均比较大）；(3)无刷电机属静态电机，空载电流小；(4)无刷直流电机中的电子换向装置
5、代替了电刷和换向器，不易磨损、故障率低，寿命比有刷电机有明显的提高；(5)借助于各种先进的控制算法与大功率开关器件的发展，无刷直流电机在高频及智能化领域的发展更具有前景；三永磁无刷直流电机本体结构由于国家政策的支持及廉价快捷的特性，电动车行业取得了蓬勃发展，目前我国电动车的驱动电机大多为永磁无刷直流电机。其结构如图三所示;图三无刷直流电机本体结构图无刷直流电机本体部分由定子和转子两部分组成。首先,它们必须满足电磁方面的要求,为保证在工作气隙中产生足够的磁通,电枢绕组允许通过一定的电流,以产生一定的电磁转矩。1）定子定子是电机本体的静止部分。由导磁的定
6、子铁心、导电的电枢绕组及固定铁心和绕组用的一些零部件、绝缘材料、引出部分等组成。如机壳、绝缘片、槽楔、引出线及环氧树脂等。2)定子铁心定子铁心一般是由冲成带有齿槽的环形硅钢片叠成的,硅钢片可以减少主定子的铁耗,电枢绕组嵌放在齿槽中,槽数视绕组的相数和极对数而定。为了减少铁心的涡流损耗,冲片表面涂绝缘漆或磷化处理。为了减少噪声和寄生转矩,定子铁心采用斜槽,一般斜一个槽矩。3)定子绕组定子绕组是电机本体的一个最重要的部件,它在电机能量转换过程中起着及其重要的作用。当电机接上电源后,电流流入绕组,其产生的磁动势与转子产生的励磁磁场相互作用形成电磁转矩。绕组
7、除了要能通过一定的电流外还需结构简单、运行可靠。4)转子转子是电机本体中转动的部分,由导磁体、永磁体和支撑零部件组成。无刷直流电机一般采用硅钢乃口坡莫合金或电工纯铁作导磁材料.常采用的永磁材料有钦铁硼铁氧体、高磁能积的稀土钻永磁材料等。机械支撑零部件起着固定永磁体和导磁体的作用,主要包括转轴、轴套和压圈等。四无刷直流电机工作的结构组成图4无刷直流电机工作的组成框图如图4所示为无刷直流电机工作的框图，可以看出主要结构由直流电源、开关电路、位置传感器和电动机组成。1）直流电源直流电源为开关电路提供工作电压.2）开关电路一般情况下开关电路与位置传感器配合
8、使用。它所起的作用是根据位置传感器的输出信号输出功率开关器件的驱动信号,使电枢绕组按规定的导通顺序通电,从而
