无刷直流电动机性能与在微型真空泵的运用

无刷直流电动机又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器，构成没有换向器的直流电动机。

有刷永磁直流电效果以其效率高、单位体积输出功率大，而得到广泛的应用。然则这类机电有一个最大的缺面，就是需要电刷和换向器。永磁直流驱动电效果的国家标准规定，在电效果的寿命期内可以替换两次电刷。电刷实际上限制了电效果的寿命。电刷和换向器之间的机械摩擦带来了火花、噪声、无线电干扰等弱面，再加上制造成本高等缺面，大大限制了直流调速的成少和应用规模。为了与代有刷直流电效果这种电刷－换向器布局的机械接触安装，人们对此进行了少光阴的探索。

无刷直流机电的成少和稀土永磁材料及功率电子器件的成少息息相关。20世纪三十年代，有人入手下手研制以电子换向与代电刷机械换向的无刷直流机电，但其时，由于受到元器件的限制，没有成少起来。1955年美国的D.哈里森(Harrison)等人初次申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电效果机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电效果的降生。随着半导体技术的飞速成少，人们对1876年美国人霍尔发现的霍尔效应再次发生兴趣，经过多年起劲，终于在1962年试制成功了借助霍尔元件换流的无刷直流电效果，从而开创了无刷直流电效果的新纪元。从60年代末的第一代稀土永磁材料（1：5型稀土永磁）到1983年和第三代稀土永磁材料（钕铗硼永磁材料）仅仅用了10多年光阴。没有久前，50MGO的永磁材料已在实验室研制出来。随同着高性能永磁材料、微电子技术、自动控制技术和电力电子技术的进步，永磁无刷直流机电得到了迅速成少。由于降服了机械换向安装的固有缺面，无刷直流机电具有寿命少、调速性能优越，体积小、重量轻、效率高、迁移转变惯量小、电磁兼容性好等诸多优面。

直流电效果的调速方法有三种

1、调治电枢供电电压U。改变电枢电压次假如从额定电压往着落低电枢电压，从电效果额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定规模内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。电枢电流变化碰到的光阴常数较小，能快速照应，然则需要大容量可调直流电源。

2、PWM系统中，主电路的电力电子器件工作在开关状态，益耗小，安装效率高，并且对交流电网的影响小，没有晶闸管整流器对电网的“污染”，功率因数高，效率高。

3、改变电效果主磁通φ。改变磁通可以以实现无级平滑调速，但只能削弱磁通，从电效果额定转速向上调速、属恒功率调速方法。电枢电流变化时碰到的光阴常数要大很多，照应速率较慢．但所需电源容量小。

无刷直流电效果因其电枢绕组驱动电流形状的没有同而分为两种类型：一种是方波永磁同步电效果，其电枢驱动电流为方波(梯形波)，通常被称为无刷直流机电(Brushless DC Motor-BLDCM)；另一种是正弦波永磁同步电效果，其电枢驱动电流为正弦波，常称为无刷同步机电(Permanent Magnet Synchronous Motor-PMSM)。与PMSM相比，BLDCM具有较着的优越性，反馈安装更简单，功率密度更高，输出转矩更大，控制布局更为简单，使机电和逆变器各自的潜力得到充分的发挥。因此，无刷直流机电的应用和研究受到了广泛的重视，凭其技术上风在许多场所与代了其它种类的电效果。特地是在微特机电领域，在小功率、高转速的调速领域，无刷直流机电占据着次要位置。

1、由于开关频率高，仅靠电效果电枢电感的滤波作用就可以取得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连气儿，系统的低速性能好，稳速精度高，调速规模宽，同时电效果的益耗和发热都较小。

2、采用全控型器件的PWM调速系统，其脉宽调制电路的开关频率高，因此系统的频带宽，照应速率快，动态抗扰能力强。

3、自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁调速两种方法合营起来运用。调压调速的实现需要有专门的可控直流电源。自20世纪70年代以来，电力电子器件迅速成少，研制并生产出多种既能控制其导通又能控制其关断的性能优良的全控型器件，由它们构成的脉宽调制（PWM）直流调速系统连年来在中小功率直流传动中得到了迅猛的成少，与老式的可控直流电源调速系统相比，PWM调速系统有以下优面：主电路所需的功率元件少，线路简单，控制便利。

目前，受到器件容量的限制，PWM直流调速系统只用于中、小功率的系统。

无刷直流电效果的转速设定，与决于速率指令Vc的高低。当Vc设定今后，无论是负载变化、电源电压变化，还是环境温度变化，当转速低于指令转速时，反馈电压变小，调制波的占空比就会变大，电枢电流变大，使电效果产生的电磁转矩增大而产生加快率，直到电效果的实际转速与指令转速相等为止；反之，假如电效果实际转速比指令转速高时，占空比减小，电枢电流减小，发生减速率，直至实际转速与指令转速相等为止。可以说，无刷直流电效果在允许的电网波动规模内，在允许的过载能力以下，其稳态转速与指令转速相差在1%左左，并可以实如今调速规模内恒转矩运行。转速没有受电压与负载变动的影响。

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