無刷直流電動機(jī)的研究和開發(fā)進(jìn)展
丁志剛
（寧波大學(xué)，浙江寧波310013）
摘要：介紹了無剝直流電動機(jī)的開發(fā)趨勢和****進(jìn)展。指出了無刷直流電動機(jī)的問題和改進(jìn)的方法。結(jié)論是，盤式無刷直流電動機(jī)是****的磁路結(jié)構(gòu)方案。用脈寬調(diào)制放大器實(shí)現(xiàn)無刷直流電動機(jī)恒流控制的方法是****的方法。
關(guān)鍵詞：稀土****磁鐵i盤式無刷電機(jī)，位置傳感器}pwm恒流控制
中圖分類號；tm345 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)01-0029-02
1 引 言
稀土永磁無刷電動機(jī)效率高，性能好，體積小，重量輕，安全可靠，無需維修，壽命長，因而已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、航空航天、計算機(jī)外圍設(shè)備等高科技領(lǐng)域中。現(xiàn)代的無刷直流電動機(jī)，其構(gòu)造實(shí)際上是1臺永磁式步進(jìn)電動機(jī)（一種永磁式同步電動機(jī)）。其轉(zhuǎn)子是由****磁鐵組成，定子上存在著多相繞組，如圖1所示的是常用的三相無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖。除此之外，有人已經(jīng)開發(fā)研制了高性能的五相直流無刷電機(jī)[1]，高性能價格比的兩相無刷直流電動機(jī)。它們使用的都是直流電源，通過如圖1所示的閉環(huán)控制線路，將直流電源按照給定的順序輪流地接通各相繞組，使無刷電動機(jī)達(dá)到給定的運(yùn)行特性。可見，無刷直流電動機(jī)就其基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)而言，主要包括永磁電動機(jī)本體、控制電路和位置傳感器三部分組成，其原理方框圖如圖2所示。由此可見，無刷直流電動機(jī)的性能價格比主要由上述三部分決定。
2永磁電動機(jī)本體
永磁電動機(jī)本體的性能價格比主要由所選用的永磁材料本身的性能價格比和無刷電動機(jī)磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝的合理性決定。由于高性能永磁電機(jī)所用的稀土永磁材料的成本約占電機(jī)總成本的百分之50左右，因此在永磁電動機(jī)磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如何充分發(fā)揮所選用的永磁材料的作用，提高它的利用率成了最重要的問題。其次稀土永磁材料是由磁性粉末壓制燒結(jié)而成，質(zhì)脆難以精密加工。稀土永磁材料構(gòu)成的零件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，就越難以加工、粘接和磁化。因此在永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要考慮到永磁材料零件結(jié)構(gòu)形狀要便于加工、粘接和磁化。這些對永磁電動機(jī)本體的性能價格比都有很大的影響。
2.1我國稀土永磁材料的性能和價格
我國是稀土大國，資源豐富。稀土永磁材料磁性能優(yōu)越，用于制造電機(jī)可以大幅度地提高電機(jī)效率，節(jié)約能源，可以大大減少電機(jī)的重量，提高電機(jī)的運(yùn)行性能，簡化電機(jī)結(jié)構(gòu)，提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性。這就是無刷電機(jī)優(yōu)越性所在。我國研究的稀土永磁材料在****磁能積方面已達(dá)到國際先進(jìn)水平，生產(chǎn)能力已超過千噸，目前已能正常批量生產(chǎn)工作溫度為120～150℃甚致更高的釹鐵硼****磁鐵。防腐技術(shù)已經(jīng)基本解決，成品交貨價格大約300元/kg左右，但與國外相比，仍存在較大的差距，主要是我國生產(chǎn)的釹鐵硼永磁材料的熱穩(wěn)定性的抗氧化性尚未****解決。生產(chǎn)徑向磁化磁密均勻分布的高性能磁鐵技術(shù)還未過關(guān)，目前我國只能生產(chǎn)高磁性能的平板塊狀磁鐵和環(huán)形軸向磁化的磁鐵。而且批量生產(chǎn)的永磁材料產(chǎn)品磁性能還不穩(wěn)定，分散度大，國家有關(guān)職能組織還未制定出有關(guān)裙土永磁材料性能指標(biāo)和測試方法的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此永磁材料的質(zhì)量難以保證，因而影響永磁電機(jī)質(zhì)量的穩(wěn)定性。
2.2優(yōu)化電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工制造工藝
由于永磁電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計對于是否充分利用所選用永磁材料的磁性能和便于永磁材料零件的加工、粘接與充磁，提高永磁電機(jī)的性能價格比是至關(guān)重要的。因此在設(shè)計無刷永磁電機(jī)時要充分考慮到上述兩點(diǎn)。
目前我國永磁材料生產(chǎn)廠家只能提供高磁能積單向磁化的塊狀磁鐵和環(huán)形軸向磁化的磁鐵。高磁能積單向磁化的塊狀磁鐵在盤式無刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)中既可以得到充分利用，又便于加工、粘接和充磁，從而使盤式無刷電機(jī)本體 |
