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无刷直流电机外转子和内转子系统有什么缺点?

发表时间:2021-09-15 17:34【 阅读量:-

  现代工业精密产品要求体积小、重量轻、可靠性高、效率高、成本竞争力强。无刷直流电机通过消除无刷直流电机所需的电刷和换向器,实现更长的使用寿命。在应用中选择无刷直流电机代替无刷直流电机时,必须根据实际应用中产品的性能和质量要求进行选择。本文阐述了无刷直流电动机的缺点及应用中应注意的问题。

无刷直流电机

  无刷直流电机需要控制电路


  尽管连接电源是无刷直流电机运行所需的全部,但无刷直流电机在没有控制电路的情况下无法运行。与无刷直流电机相比,无刷直流电机需要更复杂的驱动电路。


  通过无刷直流电机线圈的电流由带有外部传感器的半导体控制电路进行切换,以检测转子位置。当电流在线圈中流动,使线圈和磁铁具有相同的磁极时,它们之间的斥力使磁铁旋转离开固定线圈。另一方面,如果它们具有相反的磁极性,则力是有吸引力的,磁铁运动的控制就失去了。一旦磁铁通过线圈磁极旋转,需要反转电流方向以保持斥力并保持磁铁旋转。


  控制电路使用外部磁传感器或类似装置来检测转子的北极和南极位置。然后,通过在适当的时间(转子极位置)交替打开和关闭晶体管或其他合适的开关来控制电流的定相。例如,如果控制电流具有每120°交替的方波,则每60°产生扭矩。


  无刷直流电机有多种规格,以适应不同的应用


  尽管有许多不同类型的电机,但有刷直流电机和步进电机仍被广泛使用。许多供应商提供许多型号。选择电机时的关键考虑因素包括电机尺寸、扭矩和转速(以每分钟转数为单位)。


  无刷直流电机也有很多变化,传感器和控制电路构成了基本设计的一部分。在选择无刷直流电机时,电机规格是一个重要因素,就像无刷直流电机一样。然而,另一个必须考虑的因素是选择内转子还是外转子配置。


  此外,与控制电路一起使用的位置传感器需要根据电机的转速和旋转方向等规格进行选择。选项可能包括高分辨率光学编码器或分解器,或不需要传感器维护的无传感器操作。


  错过考虑这些问题的机会可能导致选择比要求更高性能的电机,并对开发的产品的材料成本产生负面影响。


  外转子无刷直流电动机的缺点


  一种具有外转子结构的无刷直流电动机,其具有嵌入有磁体的转子,所述磁体围绕包含线圈绕组的固定内定子旋转。


  外转子使这些电机的直径大于内转子电机的直径。因此,当安装电机的设备存在空间限制时,它们可能并不总是实用的。


  电机的惯性矩与转子的重量、直径和长度(或厚度)成正比。换句话说,外转子无刷直流电机具有更大的转子惯性矩,因此启动速度通常较慢,因为它们需要更多的能量来旋转。在需要快速启动的应用程序中,这是一个缺点。


  此外,将旋转部件放置在外部需要额外的保护功能,包括防止人员接触电机(导致灼伤或划伤)和防止灰尘或液体损坏。


  内转子无刷直流电动机的缺点


  一种具有内转子结构的无刷直流电动机具有嵌入永磁体的转子,该永磁体在包含线圈绕组的周围定子中旋转。


  由于较小的电机直径意味着较小的惯性,转子周围的惯性矩小于外转子电机的惯性矩。尽管这为启动和停止提供了极好的特性,但也意味着可用扭矩很小。


  此外,在小型电机中提供相同的转矩特性需要高磁通密度,同时仍然使用小型磁铁。如果磁铁的强度、耐久性或附着力不足,它们可能会因转子中的离心力而高速分离。这意味着需要高性能磁铁和适当的转子制造工艺。


  在应用中使用无刷直流电机的主要注意事项


  在应用中使用无刷直流电动机时要考虑的重要因素是要使用的控制电路类型和电路需要多少空间。当采用无刷直流电动机代替无刷直流电动机时,不仅要根据其是否能达到类似的转矩性能来选择,还要考虑当无刷直流电动机与无刷直流电动机一起使用时,其特性是否足以满足所需的功能。其他相关设备。


  例如,在优先考虑产品设计中的问题时,应考虑以下列出的一些因素。


  ·总体系统和后台任务

  ·电机控制

  ·诊断与分析

  ·沟通


  无刷直流电机的缺点可以通过优化使用它们的产品设计来解决,包括电机本身与无刷电机相比的优点。提出了需要解决的控制电路、配置等问题。了解其工作模式的固有缺点并以考虑部件选择、控制电路和周围设备的方式设计产品非常重要。


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