直流無刷電機與普通直流電動機具有相同的工作原理和應用特性,而其組成是不一樣的。除了電機本身外,前者還多一個換向電路,電機本身和換向電路緊密分別在一同。許多小功率電動機的電機本身是與換向電路合成一體,從外觀上看直流無刷電動機與直流電動機完好一樣。
直流無刷電機的電機本身是機電能量轉換部分,它除了電機電樞、永磁勵磁兩部分外,還帶有傳感器。電機本身是直流無刷電機的中心,它不只關系到性能指標、噪聲振動、可靠性和運用壽命等,還觸及制造費用及產品本錢。由于采用永磁磁場,使直流無刷電機擺脫普通直流電機的傳統設計和結構,滿足各種應用市場的央求,并向著省銅節材、制造煩瑣的方向展開。永磁磁場的展開與永磁材料的應用密切相關,第三代永磁材料的應用,促使直流無刷電機向高效率、小型化、節能方向邁進。
為了完成電子換向必需有位置信號來控制電路。早期用機電位置傳感器獲得位置信號,現已逐步用電子式位置傳感器或其它方法得到位置信號,煩瑣的方法是應用電樞繞組的電勢信號作為位置信號。
要完成電機轉速的控制必需有速度信號。用獲得位置信號相近方法取得速度信號,簡單的速度傳感器是測頻式測速發電機與電子線路相分別。
直流無刷電機的換向電路由驅動及控制兩部分組成,這兩部分是不容易分開的,特別小功率用電路常常將兩者集成化成為單一專用集成電路。
在功率較大的電機中,驅動電路和控制電路可各自成為一體。驅動電路輸出電功率,驅動電動機的電樞繞組,并受控于控制電路。目前,驅動電路已從線性放大狀態轉成脈寬調制的開關狀態,相應電路組成也從晶體管分立電路轉成模塊化集成電路。模塊化集成電路有功率雙極晶體管、功率場效應管和隔離柵場效應雙極晶體管等組成方式。固然,隔離柵場效應雙極晶體管價錢較貴,但從可靠安全和性能角度看,選用它還是較合適的。
控制電路用作控制電機的轉速、轉向、電流(或轉矩)以及維護電機的過流、過壓、過熱等。上述參數容易轉成模擬信號,用此來控制較簡單,但從展開來看,電機的參數應轉換成數字量,經過數字式控制電路來控制電機。當前,控制電路有專用集成電路、微處置器和數字信號處置器等三種組成方式。在對電機控制央求不高的場所,專用集成電路組成控制電路是簡單適用的方式。采用數字信號處置器組成控制電路是今后展開方向,有關數字信號處置器將在下面交流同步伺服電動機中引見。
目前,在微小功率范疇直流無刷電動機是展開較快的新型電機。由于各個應用范疇需求各自共同的直流無刷電動機,所以直流無刷電動機的類型較多。大致上有計算機外存儲器以及VCD、DVD、CD主軸驅動用扁平式無死心電機結構,小型通風機用外轉子電機結構,家電用多極磁場結構及內裝式結構,電動自行車用多極、外轉子結構等等。上述直流無刷電動機的電機本身和電路均成一體,運用十分便當,它的產量也非常大。為了滿足大批量、低本錢的市場需求,直流無刷電動機的消費必需求構成范圍經濟。因此,直流無刷電動機是一種高投入、高產出的行業。同時,我們應該思索到市場也在不時地展開,如家用空調用電機正由3A轉向 3D,需求大量的中小功率的直流無刷直流電動機,研討和開發中小功率的直流無刷電動機也成十萬火急。
無刷直流電機(BLDCM)是在有刷直流電動機的基礎上展開來的,但它的驅動電流是不折不扣的交流;無刷直流電機又可以分為無刷速率電機和無刷力矩電機。普通地,無刷電機的驅動電流有兩種,一種是梯形波(普通是“方波”),另一種是正弦波。有時分把前一種叫直流無刷電機,后一種叫交流伺服電機,確切地講是交流伺服電動機的一種。
無刷直流電機為了減少轉動慣量,通常采用“細長”的結構。無刷直流電機在重量和體積上要比有刷直流電機小的多,相應的轉動慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問題,致使無刷直流電機普通的容量都在100kW以下。
這種電動機的機械特性和調理特性的線性度好,調速范圍廣,壽命長,維護便當噪聲小,不存在因電刷而惹起的一系列問題,所以這種電動機在控制系統中有很大的應用潛力。