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本文主要是关于无刷直流电机的相关介绍,并侧重对无刷直流电机空载起步振动过大的原因进行了详尽的论述。

无刷直流电机系列.jpg

无刷直流电机

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。因为无刷直流电动机是以自控式工作的,所以不会像变频调速下重载发动的同步电机那样在转子上另加发动绕组,也不会在负载骤变时发作振动和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体,现在多选用高磁能级的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。


作业原理

无刷直流电动机是选用半导体开关器材来完成电子换向的,即用电子开关器材替代传统的触摸式换向器和电刷。它具有机械噪声低、无换向火花、可靠性高等长处,广泛使用于高级自动化办公设备、电子仪器、录像机及录音座中。

无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、方位传感器等组成。方位传感按转子方位的改动,沿着必定次第对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的方位,并在断定的方位处发作方位传感信号,经信号改换电路处理后去操控功率开关电路,按必定的逻辑联系进行绕组电流切换)。定子绕组的作业电压由方位传感器输出操控的电子开关电路供给。

方位传感器有光电式、电磁式磁敏式三种类型。

选用磁敏式方位传感器的无刷直流电动机,其磁敏传感器材(例如磁敏诂极管、磁敏二极管、霍尔元件、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上,用来检测永磁体、转子旋转时发作的磁场改动。

选用光电式方位传感器的无刷直流电动机,在定子组件上按必定方位装备了光电传感器材,转子上装有遮光板,光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时,因为遮光板的效果,定子上的光敏元器材将会按必定频率间歇间生脉冲信号。

选用电磁式方位传感器的无刷直流电动机,是在定子组件上设备有电磁传感器部件(例如耦合变压器、LC谐振电路、挨近开关等),当永磁体转子方位发作改动时,电磁效应将使电磁传感器发作高频调制信号(其幅值随转子方位而改动)。


结构解析

结构上,无刷直流电机和有刷直流电机有相似之处,也有转子和定子,只不过和有刷电机的结构相反;有刷电机的转子是线圈绕组,和动力输出轴相连,定子是永磁磁钢;无刷直流电机的转子是永磁磁钢,连同外壳一同和输出轴相连,定子是绕组线圈,去掉了有刷直流电机用来替换改换电磁场的换向电刷,故称之为无刷直流电机(Brushless DC Motor),那现在就有问题了,没有了电磁场的改换,如何让无刷直流电机滚动呢?

简略而言,依托改动输入到无刷直流电机定子线圈上的电流波交变频率和波形,在绕组线圈周围构成一个绕电机几许轴心旋转的磁场,这个磁场驱动转子上的永磁磁钢滚动,电机就转起来了,电机的功能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压巨细等要素有关,更与无刷直流电机的操控功能有很大联系,因为输入的是直流电,电流需求电子调速器将其变成3相沟通电,还需求从遥控器接纳机那里接纳操控信号,操控电机的转速,以满意模型运用需求。 总的来说,无刷直流电机的结构是比较简略的,真实决议其运用功能的仍是无刷电子调速器,好的电子调速器需求有单片机操控程序设计、电路设计、杂乱加工工艺等进程的整体操控,所以价格要比有刷直流电机高出许多。

无刷直流电机空载起步振动过大的原因

从另一方面来讲,动极板与机壳间的水电阻,因经过电流而发热,在水电阻负温度特性的效果下,电阻也会逐步削减。归纳上述两方面的效果下,使电动机以恒定转矩、恒定电流起动。

无刷直流电机空载起步振动过大是什么原因?无刷自控电机软起动器是将起动电阻直接设备在电动机的转轴上,使用电机旋转时发作的离心力作为动力,操控电阻的巨细,到达削减电机起动电流、添加起动转矩,使绕线式异步电动机完成无刷自控工作的设备。它主要由机壳、电解液、动极板、绷簧、接线柱、安全阀、排气阀等构成。无刷直流电机空载起步振动过大的原因大约就是以上的几种状况。


电机常见故障及处理办法

电动机工作或故障时,可经过看、听、闻、摸四种办法来及时防备和排查故障,保证电动机的安全工作。


一、看

调查电动机工作进程中有无反常,其主要表现为以下几种状况。

1. 若电动机内触摸点和衔接处有变色、烧痕和烟迹等,则阐明可能有部分过热、导体衔接处触摸不良或绕组焚毁等。

2. 若电动机剧烈振动,则可能是传动设备被卡住或电动机固定不良、底脚螺栓松动等。

3. 电动机修补网正常工作,但突然中止时,会看到接线松脱处冒火花;保险丝熔断或某部件被卡住等现象。

4. 电动机严峻过载或缺相工作时,转速会变慢且有较沉重的嗡嗡声。

5. 定子绕组短路时,可能会看到电动机冒烟。


二、

摸电动机一些部位的温度也可判别故障原因。为确保安全,用手摸时使用手背去碰触电动机外壳、轴承周围部分,若发现温度反常,其原因可能有以下几种。

1. 频繁发动或制动。

2. 若轴承周围温度过高,则可能是轴承损坏或缺油所形成的。

3. 定子绕组匝间短路或三相电流不平衡。

4. 通风不良。如电扇掉落、通风道阻塞等。

5. 过载。致使电流过大而使定子绕组过热。


三、闻

经过闻电动机的气味也能判别及防备故障。若发现有特别的油漆味,阐明电动机内部温度过高;若发现有很重的糊味或焦臭味,则可能是绝缘层修补网被击穿或绕组已焚毁。


四、 

电动机正常工作时应宣布均匀且较轻的嗡嗡声,无杂音和特别的声响。若宣布噪声太大,包含电磁噪声、轴承杂音、通风噪声、机械冲突声等,均可能是故障前兆或故障现象。

1. 若传动组织和被传动组织宣布接连而非忽高忽低的声响,可分以下几种状况处理。

(1)不均匀的磕碰声,为风叶磕碰电扇罩引起。

(2)周期性咚咚声,为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。

(3)周期性啪啪声,为皮带接头不平滑引起。

2. 关于轴承杂音,应在电动机工作中常常监听。

监听办法是:将螺丝刀一端顶住轴承设备部位,另一端靠近耳朵,便可听到轴承工作声。若轴承工作正常,其声响为接连而细小的沙沙声,不会有忽高忽低的改动及金属冲突声。若呈现以下几种声响则为不正常现象。

(1)若呈现喀喀声或嘎吱声,则为轴承内滚珠不规则运动而发作的声响,这是轴承内滚珠损坏或电动机长时间不用,润滑脂干枯所形成的。

(2)若呈现唧哩声,这是滚珠滚动时宣布的声响,一般为润滑脂干枯或缺油引起,可加注适量油脂。

(3)轴承工作时有吱吱声,这是金属冲突声,一般为轴承缺油所形成的,应拆开轴承加注适量润滑脂。

3. 关于电磁噪声,假如电动机宣布忽高忽低且沉重的声响,则原因可能有以下几种。

(1)铁芯松动。电动机在工作中因振动而使铁芯固定螺栓松动形成铁芯硅钢片松动,产生噪声。

(2)三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或触摸不良等原因,若声响很烦闷则阐明电动机严峻过载或缺相工作。

(3)定子与转子间气隙不均匀,此刻声响忽高忽低且高低音间隔时间不变,这是轴承磨损从而使定子与转子不同心所形成的。



电机的故障检测与排查办法


1、电机的空载电流大

丈量办法如下:用万用表的20A档位,把万用表的红黑表笔串联接在操控器的电源输入端。打开电源,在电机不滚动的状况下,记载下此刻万用表的最大电流数值A1,滚动转把,使电机高速空载滚动10秒钟以上,电机转速安稳今后,开端调查并记载此刻万用表的最大数值A2。电机的空载电流=A2-A1。

各种电机的无故障最大极限空载电流参阅表如下:

电机方式额外电压24V额外电压36V

侧挂电机2.2A1.8A

高速有刷直流电机1.7A1.0A

低速有刷直流电机1.0A0.6A

高速无刷直流电机1.7A1.0A

低速无刷直流电机1.0A0.6A

当电机的空载电流大于参阅表极限数据时,标明电机呈现了故障。电机空载电流大的原因有:

1)磁钢退磁。2)线圈部分短路。3)电机内部机械冲突大。咱们持续往下做有关的测试与查看项目,能够进一步判别出故障原因或故障部位。


2、无刷直流电机缺相 

无刷电机缺相一般是因为无刷电机的霍耳元件损坏引起的,咱们能够经过丈量霍耳元件输出引线相对霍耳地线和相对霍耳电源引线的电阻,用比较法判别是哪只霍耳元件呈现故障。

为保证电机换相方位的准确,一般主张同时替换一切的三个霍耳元件。替换霍耳元件之前,有必要弄清楚电机的相位代数角是120度仍是60度,一般60度相角电机的三个霍耳元件的摆放方位是平行的。而120度相角电机,三个霍耳元件中心的一个霍耳元件是呈翻转180度方位摆放的。


3、电机发热

用非触摸式的红外线温度计,或万用表的温度丈量档位(带温度丈量的万用表),丈量电机端盖的温度超越环境温度30℃ 以上时,标明电机的温升现已超出了正常范围,一般电机的温升在25℃ 以下。

电机发热的直接原因是因为电流大引起的。电机电流i,电机的输入电动势E1,电机旋转的感生电动势(又名反电动势)E2,与电机线圈电阻R之间的联系是:

i=(E1-E2)÷R

i增大,阐明R变小或E2减小了。R变小一般是线圈短路或开路引起的。E2减小一般是磁钢退磁引起的或者是线圈短路、开路引起的。

在电动车的整车的修补实践中,处理电机发热的故障,一般是替换电机。


4、电机的空载/负载转速比大于1.5 

丈量办法如下:打开电源,滚动转把,使电机高速空载滚动10秒钟以上,电机转速安稳今后,用手持式速度/转速丈量计丈量此刻电机的空载最高转速N1,在规范载荷下,行进200m间隔以上,开端丈量电机的负载最高转速N2。

空载/负载转速比=N2÷N1

当电机的空载/负载转速比大于1.5时,阐明电机的磁钢退磁现已适当厉害了,应该替换电机里边整套的磁钢,一般在电动车的实际修补进程中是替换整个电机。


5、电机在工作时内部有机械磕碰或机械噪音

不管高速电机仍是低速电机,在负载工作时都不该该呈现机械磕碰或不接连不规则的机械噪音。



电机常见故障剖析及应对办法


低压三相沟通电机(以下简称电机)具有结构简略、价格便宜、以及修补便利等长处。因此广泛地使用在工农业机械设备的拖动设备中,是一切电机中使用最广泛的一种。尽管如此,电机在实际工作中不免还会发作各式各样的故障。下面,针对电机常见故障发作的原因及采纳对策进行剖析,供同行参阅。


一、电机转速变低 

1. 定子绕组接法过错,应查看并改正接法。

2. 转子导条开裂或脱焊,应查看并修补断条。

3. 电源电压太低,应查看、找出原因。


二、电机工作时,电流表指针来回摇摆 

这种故障原因很可能是转子导条断路。


三、工作中形成三相电流不平衡 

1. 三相绕组中某一组的一条并联支路或几条并联支路断路,形成三相阻抗不等。

2. 三相绕组中有一相断路或一相熔丝烧断等形成缺相工作。

3. 三相定子绕组中一相首结尾弄错,而熔丝没有烧断。

4. 三相电源电压严峻不平衡(即不相等)。如开关接点触摸不良等。

5. 绕组匝间或相间有部分短路,而熔丝又未断。


四、振动过大

1. 电扇不平衡;

2. 传动带轮不平衡,应校对静平衡。

3. 被驱动机械失掉动平衡。

4. 铁心变形或松动.

5. 转子导条开裂,使负载电流时大时小地振动。

6. 联轴器装置不正或有松动。

7. 转轴曲折。应替换转轴,或车直镶套(热套)。

8. 定子绕组有部分故障,旋转磁场不平衡而引起振动。

9. 因为磨损,轴承空隙过大;

10. 设备根底不平或固定不稳。应重新设备,固定平稳。

11. 电机转子不平衡(如转子上配重螺丝掉落)应校对动平衡。


五、噪声反常

1. 定子绕组首结尾接线过错,有低沉的吼声,转速也下降。

2. 风叶碰壳或有杂物,会宣布撞击声。应校对风叶,铲除风叶周围的杂物。

3. 轴承严峻缺油时,从轴承室能听到“咝咝”声。应清洗轴承,加新油。

4. 电机缺相工作,吼声特别大。可断电再合闸,看是否能再正常起动。假如不能起动,则可能有一相断路。开关及触摸器的触头未接通也会发作缺相工作。

5. 定子、转子铁心松动。

6. 当定、转子相擦时,会发作尖锐的“嚓嚓”碰擦声。应查看轴承,损坏的需更新。假如轴承未坏而发现轴承走内圈或外圈可镶套或替换轴承与端盖。

7. 转子导条开裂,发作时高时低的“嗡嗡”声,转速也变慢,电流增大。


六、轴承过热

当电机滚动轴承温度超越95℃,滑动轴承温度超越80℃,就是轴承过热。其原因及对策如下:

1. 电动机轴曲折。

2. 滑动轴承润滑油太少,有杂质或油环卡住,应加油,换新油,修补或替换油环。

3. 轴承与端盖合作过紧或过松。过紧时加工轴承室,过松时在端盖内镶钢套。

4. 传动带过紧或联轴器装置不良。调整传动带张力,校对联轴器。

5. 电机两端盖或轴承盖装置不良。将端盖或轴承盖止口装平,拧紧螺钉。

6. 滚动轴承润滑脂过少、过多或有铁屑等杂质。润滑脂的容量不该超越轴承和轴承盖容积的70,有杂质时应换新。

7. 轴承空隙过大或过小;

8. 轴承损坏应换新。


七、电机温升过高或冒烟

这种故障是电机过热的表现。其原因许多:既有电机外部的要素(如通风不良、环境温度高、负载过大和电源供电质量差等等);也有电机自身的原因。

电机自身常见原因及对策:

1. 转子断条。对铜条转子作焊补或替换,对铸铝转子应加替换。

2. 电动机电扇故障,通风不良。

3. 定子一相绕组断路,或并联绕组中某一支路断线,引起三相电流不平衡而使绕组过热。

4. 绕组接法有错,误将星形接成三角形或相反。

5. 定、转子相擦。可查看轴承是否有松动,定、转子是否有装置不良。

6. 环境温度高,电动机外表污垢多,或通风道阻塞;

7. 定子绕组匝间或相间短路或接地,使电流增大,铜损添加。若故障不严峻只需求重包绝缘,严峻的应替换绕组。



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