無刷電機(jī)的技術(shù)進(jìn)展
1 摘要
ametek rotron公司在1 989年將無刷電機(jī)技術(shù)引入到重型運(yùn)輸市場(chǎng)。最近介紹的文章是1993年6月的apta鐵路會(huì)議上的，從那時(shí)起，電機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，設(shè)計(jì)理念發(fā)生了深刻變化，電機(jī)性能得到改進(jìn)，用于運(yùn)輸業(yè)領(lǐng)域。
無刷電機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在我們工業(yè)中是聞名的，輕型、高效、長(zhǎng)壽命、連續(xù)工作，它正在被大多數(shù)的北美運(yùn)輸業(yè)的日常工作中所采用。通過10年的運(yùn)作，apta包括了無刷電機(jī)的各項(xiàng)需求在當(dāng)今的重型運(yùn)輸工具導(dǎo)向系統(tǒng)中的應(yīng)用。
這篇文章將對(duì)無刷電機(jī)在過去的7年內(nèi)在工業(yè)方面的設(shè)計(jì)變化和設(shè)計(jì)進(jìn)展進(jìn)行論述。
2 介紹
1998年1月，一家規(guī)模較大的電機(jī)制造商ametek購(gòu)買了eg&g的rotron公司，rotron運(yùn)輸產(chǎn)品已經(jīng)成功地并入電機(jī)集團(tuán)的技術(shù)產(chǎn)品集團(tuán)。這個(gè)集團(tuán)最初從事運(yùn)輸業(yè)，同時(shí)也為一些市場(chǎng)部門加工無刷電機(jī)，這將導(dǎo)致附加資源和技術(shù)配置的有效性，從而進(jìn)一步提高我們對(duì)工業(yè)的貢獻(xiàn)。
rotron運(yùn)輸產(chǎn)品的發(fā)展是基于軍用和航空器用電機(jī)的設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)，將目前的產(chǎn)品引入運(yùn)輸業(yè)是經(jīng)運(yùn)輸業(yè)專家和設(shè)備制造商的調(diào)查和早期討論才進(jìn)行設(shè)計(jì)的，最后，取得了壓倒性的議題，即研制低維修和長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品。
3 電機(jī)設(shè)計(jì)相結(jié)構(gòu)
有兩個(gè)典型的電子換向的無刷直流電機(jī)，如圖1所示。在無刷電機(jī)中，形成磁路的元件
轉(zhuǎn)子定子繞組構(gòu)是相反的，這就意味著組成無刷電機(jī)電樞線圈是靜止的，永磁鐵構(gòu)成了轉(zhuǎn)子，這種結(jié)構(gòu)將通電線圈放置在機(jī)殼上，機(jī)殼產(chǎn)生的熱量一部分被機(jī)殼自身吸收，另一部分散發(fā)在空氣中，它提供了一種極好的散熱途徑。ametek的電機(jī)功率****達(dá)1.5馬力，剖面圖如圖l所示。
第二種結(jié)構(gòu)稱為杯型結(jié)構(gòu)或稱為反向結(jié)構(gòu)電機(jī)，在這類無刷電機(jī)中，繞線式定子被安置在永磁鐵內(nèi)，永磁鐵裝在圍繞電樞旋轉(zhuǎn)的杯子內(nèi)部，這種散熱方法與標(biāo)準(zhǔn)的直流無刷電機(jī)相類似。通常用在對(duì)周圍環(huán)境溫度要求不高的鼓風(fēng)機(jī)場(chǎng)合。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是大多數(shù)旋轉(zhuǎn)物體安置在軸承中央，更容易平衡，因此具有更高速的能力。ametek制造的這種結(jié)構(gòu)的鼓風(fēng)機(jī)，功率高達(dá)1200w。
最早研制的運(yùn)輸用電動(dòng)機(jī)是47和64機(jī)座號(hào)的，它仍用于其它設(shè)計(jì)以及空調(diào)和水循環(huán)泵中，具體例子如圖2所示。在早期的設(shè)計(jì)中，利用hall效應(yīng)元件進(jìn)行電子整流，hall效應(yīng)設(shè)計(jì)是這樣的，為了以工作速度旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，用一個(gè)軸編碼器來定時(shí)激勵(lì)每個(gè)定子繞組。在那時(shí)其他產(chǎn)品也提出了低功率的要求，許多車輛上應(yīng)用了如除霜裝置、加熱器和升壓鼓風(fēng)機(jī)。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，3英寸電機(jī)采用較新的技術(shù)取代hall效應(yīng)開關(guān)，彌之為無傳感器設(shè)計(jì)。新的電子元件的應(yīng)用可以通過判斷定子繞組中的反電勢(shì)，以正確順序激勵(lì)繞組，從而得到適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)輸出方向，無傳感器電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展使得設(shè)計(jì)更緊湊，軸向空間也不再有hall開關(guān)的位置了。最近，我們已增加了較小的22機(jī)座號(hào)（1.7英寸）電機(jī)，如圖3所示，22機(jī)座號(hào)電機(jī)沒有廣泛應(yīng)用。
4新的發(fā)展
我們?cè)谶\(yùn)輸市場(chǎng)方面的****進(jìn)展是dura-tek3.03英寸平臺(tái)。這種設(shè)計(jì)是采用現(xiàn)在的無傳感器設(shè)計(jì)，適合于重型運(yùn)輸場(chǎng)合。具體表現(xiàn)為新的電子元件通過在特殊信號(hào)線上的電壓，將提供四速工作，變速選擇對(duì)duratek3.0時(shí)方便的，變速控制將通過改變信號(hào)線上的電壓得到實(shí)現(xiàn)，dura-t ek3．0電機(jī)如圖4所示。
dura-tek3．0的主要優(yōu)點(diǎn)是為更高的生產(chǎn)能力和更多的自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的，其結(jié)果是較低的制造成本，因此價(jià)格也較低：另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是為dura-tek3.0研制的無傳感器電子驅(qū)動(dòng)器用于現(xiàn)有的相同功率范圍（3英寸和47機(jī)座）設(shè)計(jì)。dura-tek3.0電子驅(qū)動(dòng)器的使用將增加多
種變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功能。
dura-tek3.0電動(dòng)機(jī)首次應(yīng)用在低流動(dòng)的無刷不密封的水循環(huán)泵上，這種泵將計(jì)算我們提供的運(yùn)輸水循環(huán)量，如圖5所示，包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)47機(jī)廛泵，它傳送l80gpm；64機(jī)座泵傳送26gpm；而新的dura-tek3. 0泵則傳送l0gpm。圖6是三種泵的比較性能曲線。三種泵都是無 |
