1. 无刷直流电机反电动势
我是做这方面设计的,以下这两种方法是我们常用的:
1、从转子下手:即采用更高性能的永磁材料。当然,价格也会上去。
2、调整控制电路:无刷直流电机运行时,最理想的状态是反电动势过零点和相电流过零点的相位重合,此时电机的三相转矩叠加在理论上是一个恒定转矩,转矩脉动最小,电机效率也有所提升。调整控制电路中的相位超前导通角,使反电动势过零点和相电流过零点的相位尽量接近重合。
2. 无刷直流电机反电动势波形
齿槽转矩造成的,磁路做得好就比较顺,具体如下: 齿槽转矩Cogging torque,是永磁电机的固有现象,它是在电枢绕组不通电的状态下,由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩。
它的产生来自于永磁体与电枢齿之间的切向力,使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势,试图将转子定位在某些位置,由此趋势产生的一种振荡转矩[1]。无刷直流电动机电枢铁心为了安放定子绕组必定存在齿和槽,由于齿槽的存在,引起气隙的不均匀,一个齿距内的磁通相对集中于齿部,使得气隙磁导不是常数。当转子旋转时,气隙磁场的贮能就发生变化,产生齿槽转矩,这个转矩是不变的,它与转子位置有关,因而随着转子位置发生变化,就引起转矩脉动[2]。它与转子的结构尺寸、定子齿槽的结构、气隙的大小、磁极的形状和磁场分布等有关,而与绕组如何放置在槽中和各相绕组中馈入多少电流等因素无关。齿槽转矩会使电机转矩波动,产生振动和噪声,出现转速波动,使电机不能平稳运行,影响电机的性能。同时使电机产生不希望的振动和噪声。在变速驱动中,当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时,齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。二、不同 削弱方法及对比分析 (1)斜槽或斜极:定子斜槽或转子斜极是抑制齿槽转矩脉动最有效且应用广泛的方法之一,该方法主要用于定子槽数较多且轴向较长的电机[3]。实践证明,斜槽使电机电磁转矩各次谐波的幅值均有所减小。而斜槽或斜极引起的绕组反电动势的币弦化将会增大电磁转矩纹波。斜极由于加工复杂、材料成本高而在工程上很少采用。(2)磁极分块移位:由于转子斜极会使成本大大增加,并且加工工艺也会变得复杂,因而应用中往往采用磁极分块移位法,由通过计算得到磁极极弧系数,然后再把它优化,最后把几段分块磁钢沿周向错开一定角度安放来近似等效成一个连续的磁极[4],通常有两种移位方法:连续移位和交差移位,前者消除的是磁钢分块数目整数倍以外的所有齿槽转矩谐波成分,后者只能消除齿槽转矩的奇数次谐波,对偶数次谐波没有影响。(3)分数槽法:此方法可以提高齿槽转矩基波的频率,使齿槽转矩脉动量明显减少。但是,采用了分数槽后,各极下绕组分布不对称从而使电机的有效转矩分量部分被抵消,电机的平均转矩也会因此而相应减小[5]。(4)磁性槽楔法:采用磁性槽楔法就是在电机的定子槽口上涂压一层磁性槽泥,固化后形成具有一定导磁性能的槽楔。磁性槽楔减少了定子槽开口的影响,使定子与转子间的气隙磁导分命更加均匀,从而减少由于齿槽效应而引起的转矩脉动[6]。由于磁性槽楔材料的导磁性能不是很好,因而对于转矩脉动的削弱程度有限。(5)闭口槽法:定子槽不开口,槽口材料与齿部材料相同,槽口的导磁性能较好,所以闭口槽比磁性槽楔能更有效地消除转矩脉动[7]。但采用闭口槽,给绕组嵌线带来极大不便,同时也会大大增加槽漏抗,增大电路的时间常数,从而影响电机控制系统的动态特性。也可通过减少槽口宽度来减少齿槽转矩越,但槽口宽度的减小能够削弱齿槽转矩,却给绕组下线工艺带来困难,另外还使漏磁增加,最终影响电机出力。(6)优化磁钢设计:平行充磁情况下电机气隙磁场和反电势波形更接近正弦波,平行充磁对转矩脉动影响较小;电机极对数越大,转矩脉动越大;电机极弧系数越大,转矩脉动越小[8]。(7)无槽式绕组:齿槽转矩本质上是由永久磁钢产生的磁通势与由于定子开槽引起的磁阻变化相互作用而产生的,因此最彻底而又简单的方法是采用无槽式绕组结构。无槽结构早在上世纪70年代中叶就应用于直流电机中,电枢绕组有粘贴在光滑转子表面的,也有做成动圈式(moving coil)的,或者是盘式电机的印刷绕组(printed circuit winding),不管采用何种形式电枢绕组的厚度始终是实际气隙的组成部分,因此无槽式电机的实际等效气隙比有齿槽电机大得多,所需的励磁磁势也要大许多,这在早期限制了无槽电机的容量和发展。近几年来随着NeFeB等高磁能积的永磁材料的迅猛发展,为无槽式永磁Rl机的实用化提供了契机。目前应用于永磁无刷直流电动机的无槽式绕组主要可分为三大类:环形绕组、非重叠集中绕组和杯形绕组。(8)辅助凹槽法:加辅助凹槽的目的是减少主要的谐波分量,同时辅助凹槽本身会产生谐波,当辅助凹槽产生的谐波与原定子产生的谐波同相位变化时,会使定位力矩升高;反之,会使定位力矩降低[10]。辅助凹槽中心线与定子冲片中心线的夹角决定了二者是同相还是反相。所加辅助凹槽产生的谐波,将会抵消原来有害的谐波分量的P次谐波,同一冲片在对称位置上增加两个辅助凹槽的作用是相互抵消谐波分量,合适角度的选择,冲片坑口开口位置的减小,都能够减少能量变化。同一冲片上,辅助凹槽在对称位置上排布能取得较好的效果。
3. 无刷直流电机反电动势图
主要是看电机适用的电压,比如说直流220V电机,用整流桥将交流转换为直流,接上电机就可以使用,简单来说市电220V经过整流输出220V直流就可以使用,如果是6~120V直流电机的话,220V需要经过整流器输出高压直流,通过降压稳压一系列后,达到输出稳定的直流电压,才能是电机所适用的电压。
直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
扩展资料:
直流电动机
将直流电能转换为机械能的转动装置。电动机定子提供磁场,直流电源向转子的绕组提供电流,换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。根据是否是否配置有常用的电刷-换向器可以将直流电动机分为两类,包括有刷直流电动机和无刷直流电动机。
无刷直流电机是近几年来随着微处理器技术的发展和高开关频率、低功耗新型电力电子器件的应用,以及控制方法的优化和低成本、高磁能级的永磁材料的出现而发展起来的一种新型直流电动机。
无刷直流电机既保持了传统直流电机良好的调速性能又具有无滑动接触和换向火花、可靠性高、使用寿命长及噪声低等优点,因而在航空航天、数控机床、机器人、电动汽车、计算机外围设备和家用电器等方面都获得了广泛应用。
按照供电方式的不同,无刷直流电机又可以分为两类:方波无刷直流电动机,其反电势波形和供电电流波形都是矩形波,又称为矩形波永磁同步电动机;正弦波无刷直流电动机,其反电势波形和供电电流波形均为正弦波。
参考资料来源:
4. 无刷直流电机反电动势常数
反电动势常数:KE=|EMF|/v
5. 无刷直流电机反电动势有什么危害
反电动势一般出现在电磁线圈中,如继电器线圈、电磁阀、接触器线圈、电动机、电感等。通常情况下,只要存在电能与磁能转化的电气设备中,在断电的瞬间,均会有反电动势,反电动势有许多危害,控制不好,会损坏电气元件。
下面以常见的直流电磁继电器为例加以说明。
电磁继电器的驱动机构为电磁铁,由铁芯及缠绕在铁芯上的线圈组成,其电气特性与电感完全一样,能够抑制线圈中电流的变化。
通电时,电能转化为磁能,电磁铁产生恒定的磁场,继电器动作。
断电时,电能不再供应,电磁铁线圈失电,电流迅速下降,磁场失去能量来源,磁场逐渐消失,此时磁场由恒定状态变为变化状态。
根据电磁定律,当磁场变化时,附近的导体会产生感应电动势,其方向符合法拉弟定律和愣次定律,与原先加在线圈两端的电压正好相反。这个电压就是反电动势。
这也可以用能量守恒定律来解释。通电时,电能转化为磁能,断电时,贮存的磁能转化为电能。