直流无刷电机及驱动器介绍

技术部直流无刷电机及驱动器介绍---培训讲义编制/整理：徐兴强日期：2010-5-5一、产品技术特点1）既具有AC电机的优点：结构简单，运行可靠，维护方便等；2）又具有DC电机的优点：调速性能好，运行效率高，无励磁损耗等；3）同时，与DC有刷电机比较：无接触磨损，无火花，低噪音，无辐射干扰等；4）再有，与伺服电机比较：控制/驱动原理较简单，可灵活多变，且成本较低；有较高的成套性价比，实用性很强。主要缺陷：低速启动时，有轻微震动；但不会失步（比较于步进电机）。二、主要应用方面1）在精密电子设备和器械中的应用如：电脑硬盘的主轴驱动，激光打印机，复印机，医疗器械，卫星太阳能帆板驱动，医疗监控设备等。2）在家用电器中的应用如：空调器、洗衣机、电热器、吸尘器、电风扇、搅拌机等。3）在电瓶车/牵引机中的应用4）在工业系统中的应用如：工业缝纫机、纺织印花机、等等；5）在军事工业和航空航天中的应用三、特殊功能与性能分析#典型特性曲线，如下：##由以上特性曲线可知：1）电机的最大转矩为启动和堵转时的转矩；2）在同一转速下，改变供电电压，可以改变电机的输出转矩；3）在相同转矩时，改变供电电压，可以改变电机的转速。即：在驱动电路中，通过PWM方式改变供电电压的平均值，在保证转矩不变的情况下，可以实现对电机的平稳调速。###BLDC与AC交流感应式电机相比，具有如下优点：1）转子采用永磁体，无需激励电流。故，同样的电功率，可以获得更大的机械功率；2）转子无铜损，无铁损，发热更小；3）启动、堵转时力矩大，更适合于阀门打开、关闭瞬间需要力矩大的场合；4）电机的输出力矩与工作电压、电流成正比，从而可以简化力矩的检测电路，并更加可靠；5）利用PWM调制方式改变供电电压的平均值，可以实现平稳调速，使调速、驱动功率电路更加简单，综合成本降低；6）利用PWM调低供电电压来启动电机，可以有效减小启动电流；7）采用PWM调制的直流电压，相对于正弦交流电压，电磁辐射更小，对电网的谐波干扰更小；8）采用闭环转速控制电路，可在负载力矩变化时，保持电机的转速不变。####BLDC的特殊功能和性能综述：1）开关阀的速度可调由上曲线，BLDC启动时力矩大，有利于阀门打开、关闭瞬间需要力矩大的场合；且可以实现无级调速。2）分段变速运行：适于不同的行程段有不同的运行速度要求之场合。3）柔性开启和关闭从最低档逐渐升速，直到用户设定值；可以降低启动电流，减小减速齿轮的撞击等。4）自动变速：由给定值和反馈值比较后形成偏差值，进行自动调节。5）无摩擦制动：不需要专门的制动电路或装置。电机断电后，转子动能通过定子线圈转化成电能，若将输出短路，则该电能将会对转子产生制动作用，使电机立刻停止。6）力矩检测和过力矩保护通过检测直流电机的电流来计算输出力矩，使检测电路简单、可靠。四、驰卡沙（TSUKASA）电机介绍参见驰卡沙《产品手册》TG-99、TG-22系列。五、AT-10K/AT-30K驱动器介绍参见艾而特《AT-10K/AT-30K产品规格书》（见后面附件）六、市场业务宣导与推广建议1）替代AC异步电机场合：重点突出：低速平稳特性，无励磁损耗，体积小，高效率，发热少，节能减排等环保优点。2）替代DC有刷电机场合：重点突出：无换向碳刷，无滑环摩擦，无损耗，无火花、噪音和电磁干扰；使用寿命长等优点。3）竞争伺服电机的场合：重点突出：较高的性价比和产品实用性，简单的控制原理和实现方法，避免在某些场合出现“大马拉小车”的资源浪费情况，避免系统工程师在设计选型时，由AC电机直接上升到伺服电机的“跳级”现象。正确导向应是：AC电机---DC电机（无刷）---伺服电机4）配套驱动器的产品特点重点突出：控制方案灵活多变，配套型号规格齐全，通用性和兼容性强，自主设计开发可行性强，维修方便等。产品规格书产品名称：直流无刷电机驱动器（PCB组件）产品型号：AT-10K/AT-30K文件编号：SPEC.AT-10K.001当前版次：B版发行范围：公司内部/业务客户生效日期：2010年5月10日编制/日期：李军华/2010-5-6核准/日期：徐兴强/May8,20101.0功能特点工业级MCU控制，运行稳定、可靠；启动、停止、换向、无级调速功能；过电流保护功能；接口简便，有较高的产品性价比。2.0主要应用AT-10K：专业配套TSUKASA/TG-22系列电机或同等规格的其它品牌电机（BLDC）。AT-30K：专业配套TSUKASA/TG-99系列电机或同等规格的其它品牌电机（BLDC）。3.0技术规格AT-10K（配套驰卡沙TG-22）：序号项目规格描述备注1.电源电压DC12V/DC24V±10%+/-极性2.消耗电流（空载）DC60mAmax.atDC24V控制电路3.输出电流（带负载能力）DC2.0Amax.atDC24V4.调速范围500rpmmin.5.过电流保护负载电流保护阀值2.0A，并自复到允许值堵转或故障时6.使用环境条件温度：0-+40℃湿度：85%RH以下7.保存环境条件温度：-10-+60℃湿度：85%RH以下8.外形尺寸67.0mmx44.0mmx28.0mmmax.9.产品重量50g以下AT-30K（配套驰卡沙TG-99）：序号项目规格描述备注1.电源电压DC12V/DC24V±10%+/-极性2.消耗电流（空载）DC60mAmax.atDC24V控制电路3.输出电流（带负载能力）DC3.0Amax.atDC24V4.调速范围70rpmmin.5.过电流保护负载电流保护阀值3.0A，并自复到允许值堵转或故障时6.使用环境条件温度：0-+40℃湿度：85%RH以下7.保存环境条件温度：-10-+60℃湿度：85%RH以下8.外形尺寸67.0mmx44.0mmx28.0mmmax.9.产品重量50g以下第1页共2页4.0接线端子示意图AT-10K:AT-30K:接口定义如下：J1：Vm/GND：DC12V--24V供电电源，Vm接DC+，GND接DC-J2：U/V/W：接马达3相驱动电源a/b/c：接马达的3个位置传感器（HALL）+5V/GND：接马达霍尔传感器供电电源J3：S（Speed）：调速信号输入，模拟量，0.5V—4.5VDC连续可调；ST（Stop）：急停信号输入，开关量，低电平（接地）有效；D（Direction）：换向信号输入，开关量，H/L电平对应CCW/CW运转方向；CP（ClockPulse）：霍尔信号输出，脉冲量，用于计数或测速等；+5V/GND：对外输出电源（负载电流30mA，注意：切莫再把外部电源接入！）5.0外形尺寸（AT-10K/AT-30K相同）第2页共2页