无轴承无刷直流电机的研究、应用及发展趋势

无轴承无刷直流电机是采用了无轴承技术的高性能无刷直流电机,它不仅具有无刷直流电机体积小、效率高、维护简便、调速性能好等特点,还兼备磁轴承无摩擦、无需润滑、洁净和寿命长等优点。该文首先介绍无轴承无刷直流电机悬浮力产生原理;其次针对国内外无轴承无刷直流电机已开展的研究工作,对其关键技术的研究现状进行归纳总结;然后阐述该电机在血液泵、飞轮储能等应用领域的研究;最后,为了提升无轴承无刷直流电机的性能,分析其现存的问题,展望无轴承无刷直流电机未来的发展趋势。     

一种新型无轴承无刷直流电机电磁性能的有限元分析

将磁悬浮技术引入传统无刷直流电机中得到了二自由度无轴承无刷直流电机,从而实现了无刷直流电机的更高转速运行。针对所采用的新型绕组结构,深入分析了电机悬浮力的产生机理,并运用Ansoft/Maxwell软件对电机电磁性能进行了有限元分析,通过对仿真结果的研究,确定了磁饱和对电机悬浮力产生的影响及转矩绕组电流与悬浮绕组电流的最佳取值范围,并验证了所设计无轴承无刷直流电机的自解耦特性,从而证明该新型无轴承无刷直流电机设计方案的可行性,降低了其控制系统的设计难度。     

无刷直流电机在航空油泵中的应用研究

本文介绍了油泵的负载特性和无刷直流电机的工作特点,针对目前有刷直流电机作为油泵驱动电机所存在的缺陷,从可靠性、寿命、维护性等方面分析无刷直流电机作为油泵用电机所具有的优势,最后提出无刷直流电机是未来油泵电机的发展方向之一。     

2.3 kW高速永磁无刷直流电机转子动力学分析

高速永磁无刷直流电机具有功率密度高、体积小、效率高等优点,在很多领域有着广泛的应用.转子动力学分析是高速无刷直流电机面临的主要问题之一.结合所研制的2.3 kW,150 000 r/min高速无刷直流电机,设计了单端式轴承支撑结构和两端式轴承支撑结构两种不同的转子,并对两种结构进行了转子动力学分析,表明双端式结构的电机在100 000 r/min下运行平稳.     

无轴承无刷直流电机悬浮力控制研究

在分析无轴承无刷直流电机径向悬浮力产生机理的基础上,建立了电机径向悬浮力的数学模型,并设计了无轴承无刷直流电机径向悬浮力控制的控制系统。对所设计的控制系统使用MATLAB工具进行建模与仿真。最后,在试验样机上进行了试验验证。结果表明,无轴承无刷直流电机能够稳定运行,且转子能够稳定悬浮于中心。     

无传感器无刷直流电机新型控制策略综述

无刷直流电机不仅保留了普通直流电机的优点,而且又具有交流电机结构简单,运行可靠,维护方便等优点,其应用和研究都受到了广泛的重视。本文介绍了无刷直流电机的工作原理和控制特点,结合国内外关于无刷直流电机无传感器控制策略的相关文献,综述了几种新型的位置检测算法,并分析各个控制算法的优缺点,最后给出了无刷直流电机无传感器控制策略的发展趋势。     

无槽绕组无刷直流电机的转矩分析

基于磁悬浮控制力矩陀螺用水磁无刷直流电机不但要求有好的驱动能力，而且需有小的转短脉动，以利于电磁轴承的可靠运行，文中从理论和试验上，对无齿槽水磁无刷直流电机的转短进行分析，特别强调了无齿糟电机霍尔元件的放置对电机转短的影咱。     

六相永磁无刷直流电机仿真分析

在大功率和低电压供电场合中,多相驱动系统比传统三相系统具有优势。通过分析六相永磁无刷直流电机的结构和特点,设计了其基本参数,研究了电枢绕组的结构及电动势矢量图,推导出电机的数学模型方程。利用Maxwell Circuit外电路编辑软件建立了场路耦合模型,采用Ansoft Maxwell软件对电机进行了有限元仿真分析。结果表明,六相永磁无刷直流电机转矩脉动小,运行平稳,在任何一套绕组出现故障时仍能输出动力,可靠性提高。     

深海推进用充油式无刷直流电机的设计

设计了一种深海推进用6 k W充油式永磁无刷直流电机。介绍了充油式永磁无刷直流电机的结构特点,研究了电机主要尺寸的计算方法,电磁负荷的选取,定转子的结构特点及设计方法,永磁体的设计方法。根据深海潜水器的技术要求用等效磁路法初步确定永磁无刷直流电机的基本参数,再使用Ansoft Maxwell 2D建立了电机的二维有限元分析模型,分析电机在空载与额定负载情况下的性能。最后,分析了电机的齿槽转矩,给出了降低齿槽转矩常用的几种方法。     

高速永磁无刷直流电机设计和试验

高速永磁无刷直流电机具有功率密度高、体积小、效率高等优点,在很多领域有着广泛应用。介绍了高速永磁无刷直流电机设计的关键问题,研制了2.3 kW,15万r/min的高速永磁无刷直流电机样机和控制系统,并结合空载试验计算了电机的定子铁耗和轴承损耗。     

无刷直流电机控制及其等效电路

无刷直流电机是电子换向电路和交流旋转电机的结合，它与有刷直流电机在控制方面的差别，主要取决于换向电路功率开关的结构。本文讨论所采用的星形绕组三相三状态定子无铁芯无刷直流电机实现半桥式开关电路ＰＷＭ控制方式的工作特点，指出与常规有刷直流电机的差别，提出了相应的ＰＷＭ环节和电机硬件的等效传递特性。     

无刷直流电机的发展及其应用

无刷直流电机是集电机，电力电子，传感器，微电子和计算机等技术于一身的新一代产品，它克服了有刷直流电机传统结构的弊端，具高可靠，长寿命；低噪声，无干扰；低损耗、高效率；动态品质优良；可实现变速和直接驱协等一系列优点。特别是大功率器件和大规模专用集成电路的韧带发展，加快无刷直流电机 新换代的步伐，体积和价格上为７０年代同类无刷直流电机的１／１０。该文还叙述了无刷直流电机向轻薄小型化，电机一整体结构一     

无刷直流电机最佳磁场结构研究

无刷直流电机是电机与电子换向技术相结合的一种新型电机。本文针对几种典型的磁场结构分析,得到不同链接方式无刷直流电机的最佳磁场波形,所得结论有助于高性能电机的设计。     

具有被动式磁力轴承的无刷直流电机研究

非接触式磁力轴承广泛用于高速电机及某些具有免维护要求的特殊应用场合，如人工心脏旋转血泵。该文介绍了一种具有被动式磁力轴承的新型无刷直流电机。采用该文提出的被动式磁力轴承，电机转子可实现磁悬浮而不需要进行悬浮力控制。电机转子的轴向稳定性依靠被动式轴承以及永磁转子由于轴向位移产生的轴向力来实现。电机转子的径向磁悬浮，需要通过对被动式磁力轴承永磁环以及无刷直流电机的气隙、永磁体的径向厚度和轴向长度的优化设计来实现。     

小型电动舵机用永磁无刷直流电机设计

永磁无刷直流电机结构简单,用电子换向代替机械换向,具有效率高、可靠性高、寿命长等特点.文章对某小型电动舵机用永磁无刷直流电机进行了有限元电磁仿真设计,分析了电机定子斜槽、霍尔元件安装位置对电机动态性能的影响,对工程应用具有一定的参考价值.     

双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现

针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验.实验结果表明:在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能.     

无刷直流电机的智能控制研究

无刷直流电机具有交流电机结构简单,运行可靠,维护方便等优点,又具有直流电机那样良好的调速性能而无机械换向器等优势,得到广泛应用。针对大多数无刷直流电机位置伺服系统采用的是PID控制方式,此控制方式存在系统参数发生变化或带有非线性负载时,其稳态输出特性变差,难以获得满意的控制效果的情况,本文在分析无刷直流电机的模型后,提出一种能根据跟踪误差大小,利用模式切换开关自动切换到PID控制或滑模变结构控制的智能控制方法,从而实现无刷直流电机转子转速的快响应、低超调和高精度控制。     

大功率永磁无刷直流电机结构设计

大功率无刷直流电机(BLDCM)的结构设计关系到电机装配性能的好坏,合理的端盖结构设计可以避免装配时永磁体将转子吸上铁心,从而使电机转子入机座的工序更简单。阐述了前、后轴承单独卸装的结构、甩水环的工作原理、储油室的设计和注油孔的位置,以及电机轴电流的预防方法,提供一些设计时经常应用的数据,改善电机轴承润滑效果,降低电机轴承更换难度,从而提高电机轴承使用寿命。     

一种用于小型水泵的无轴承电机磁悬浮性能分析

提出一种用于小型水泵的无轴承无刷直流电机,介绍了其结构、磁悬浮产生的原理以及磁悬浮控制的策略,并进行了无轴承无刷直流电机的模型仿真及磁悬浮性能测试试验。有限元法分析计算的结果证明所设计的这种用于小型水泵的无轴承无刷直流电机的模型精确有效。使用所设计的机械样机进行了悬浮性能测试试验,通过试验证明以2 200 rad/s最大转子速度和8.2 L/s最大水流量驱动小型水泵时,转子能够成功地悬浮而没有机械支撑。从结果中可以得到所设计的磁悬浮控制策略作为无轴承无刷直流电机的控制方法是有效的,并且所设计的无轴承无刷直流电机特别适用于驱动小型水泵系统。     

无刷直流电机可靠性及其故障模式分析

建立无刷直流电机的可靠性串联模型,并分析了无刷直流电机的故障模式。绕组、轴承和驱动控制线路的失效是无刷直流电机的主要失效模式,由此通过元器件计数法和应力分析法在无刷直流电机的设计阶段对可靠性进行了预估。