BLDC电动机本体设计及控制原理(详细版)ppt课件

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无刷直流电动机发展历史
█ 70 年代以来，随着新型功率半导体器件（如 GTR，MOSFET，IGBT，IPM）相继出现，计算机 控制技术（单片机、DSP，新的控制理论）的快速 发展，以及高性能稀土永磁材料（如 钐钴、钕铁硼） 的问世，无刷直流电动机得到快速发展，容量不断 增大，并获得了越来越广泛的应用。
稀土永磁无刷直流电动机
Rare Earth Permanent Magnet Brushless DC Motor ( BLDCM )
湖北工业大学稀土电机及控制研究所
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稀土永磁无刷直流电动机
Rare Earth Permanent Magnet Brushless DC Motor， BLDCM
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无刷直流电动机概述
3. 无刷直流电动机 的特点
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无刷直流电动机分类
█ 无刷直流电动机分为方波和正弦波电流驱动。 正弦波电流驱动的无刷电动机名称比较多，英、 美称为永磁同步电动机（PMSM），或无刷交流 电动机（BLACM），日本、欧洲一些国家则称 之为交流伺服电动机（AC Servo）” 。
交流电动机 异步电动机 多相 单相
电动机
直流电动机
同步电动机
换向式 永磁
单极式 电励磁
无刷直流 有刷直流 串励 并励 复励
永磁同步
磁滞
步进
磁阻
单相
多相
开关磁阻 同步磁阻
永磁 永磁 电励磁 混合
永磁
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变磁阻
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有刷直流电动机的基本结构
PM Poles
Fan
Brushes
Bearing
Rotor winding
无刷与有刷直流电动机比较
█ 无刷直流电动机磁极磁场与电枢磁 场处在某一变化范围内。如三相无刷直 流电动机 60°~ 120°范围内变化。
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无刷与有刷直流电动机比较
█ 相同条件下，无刷直流电动 机转矩脉动比有刷直流电动机 大，电磁转矩小。
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无刷与有刷直流电动机比较
█ BLDCM 用电子换相取代 DCM 的机械换向，因而没有电 刷与换向器。
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无刷直流电动机发展历史
█ 同步电动机 同步电动机具有良好的运行
性能，但其起动性能不佳。
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无刷直流电动机发展历史
█ 上世纪三十年代，有人提出了用 电子换相取代机械换向的无刷直流电 动机概念，但当时尚无理想的电子换 相器件。
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无刷直流电动机发展历史
█ 1955 年，美国 D. 哈利森等人首次 发明了应用晶体管代替机械换向器的无 刷直流电动机，但当时没有电机转子位 置检测器件，该电机没有起动能力。
█ 无刷直流电动机与有刷直 流电动机有相同的运行机理。
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无刷与有刷直流电动机比较
█ 无刷直流电动机与有刷直 流电动机有相同的设计思想和 设计方法。
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无刷与有刷直流电动机比较
█ 有刷直流电动机磁极磁 场与电枢磁场始终处于正交 状态。
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无刷与有刷直流电动机比较
N
Fa
n
Ff
S
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无刷直流电动机分类
交流电动机 异步电动机
电动机
直流电动机
同步电动机
换向式 单极式
永磁
电励磁
多相 单相 笼型 绕线
串励 并励 复励
无刷直流 永磁同步 磁滞
步进
磁阻
开关磁阻 同步磁阻
电阻式 电容式 罩极式
单相 多相 混合 永磁 变磁阻
电容起动 电容运行 电容运行 永磁 永磁精选 电励磁
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无刷直流电动机分类
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本田CIVIC的动力分配策略
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电动汽车中的无刷电机
电机及控制器
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电动汽车中的无刷电机
永磁体
永磁体
外转子结构的无刷电动机
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wenku.baidu.com
外转子混合励磁无刷电机
內定子鐵心
外轉子鐵心
軸
永磁極 鐵極
勵磁繞組
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电动汽车中的无刷电机
控制器
电机
减速齿轮
电机、控制器和减速箱一体化结构
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无刷直流电动机发展历史
█ 1962年，人们使用霍尔元件来检测 转子位置并控制绕组电流换相，无刷直 流电动机达到实用化，但受到晶体管容 量的限制，电机容量相对较小。
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无刷直流电动机发展历史
三大技术有力推动了永磁无刷 直流电动机的快速发展
█ 功率半导体器件
█ 计算机控制技术
█ 高性能稀土永磁材料
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无刷直流电动机概述
2. 无刷直流电动机 发展历史
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无刷直流电动机发展历史
█ 有刷直流电动机
有刷直流电动机具有良好的起动和 调速性能，但其存在换向器和电刷，导 致换向火花、电磁干扰、可靠性差、造 价高等一系列问题。
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无刷直流电动机发展历史
█ 异步电动机
异步电动机结构简单、运行 可靠、价格便宜，但其调速和起 动性能不佳。
q 9 1 63 2
内转子分数槽无刷直流电动机
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稀土永磁直流电动机结构比较
q 27 3 303 10
外转子结构稀土永磁无刷直流电动机
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无刷直流电动机定义
█ 无刷直流电动机
无刷直流电动机是指没有电刷等 机械换向装置，但具有有刷直流电动 机（DCM）特性的电动机。
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无刷与有刷直流电动机比较
精选Commutator
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有刷直流电动机的基本结构
转枢式
N
S
稀土永磁有刷直流电动机
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无刷直流电动机基本结构
A
转场式
Y
N N
Z
C
S
B
X
N
A
Y
Z
C
B X
S
内转子，外定子
外转子，内定子
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稀土永磁直流电动机结构比较
q 18 1 63
内转子整数槽无刷直流电动机
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稀土永磁直流电动机结构比较
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无刷直流电动机概述
1. 无刷直流电动机的应用
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计算机中的无刷电机
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计算机中的无刷电机
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电动自行车中的无刷电机
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家用电器中的无刷电机
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本田 HEV INSIGHT
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丰田混合电动汽车开发历程
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本田 Insight 发动机和无刷电机
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并联式混合动力系统
一、无刷电机概述
二、无刷电机原理与特性
三、无刷电机控制
四、无刷电机转矩脉动
五、无刷电机电磁设计
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稀土永磁无刷直流电动机
Rare Earth Permanent Magnet Brushless DC Motor，BLDCM
一、无刷电机概述
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无刷直流电动机概述
1. 无刷直流电动机的应用 2. 无刷直流电动机发展历史 3. 无刷与有刷直流电动机比较 4. 无刷直流电动机的特点 5. 无刷直流电动机系统组成
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无刷与有刷直流电动机比较
█ 通常情况下，BLDCM 的电 枢绕组在定子上，励磁（永磁体） 在转子上，与 DCM 中的定转子互 换了位置。