無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)與有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)的異同及適用性

典型的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（BLDC）與其相對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（PMDC)相比較，由于消除了電/換向器的機(jī)械接觸，原先在里面的旋轉(zhuǎn)電樞變成外面的靜止電樞，原先在外面的靜止永磁體磁極卻變成了里面的旋轉(zhuǎn)永磁體轉(zhuǎn)子。        

無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)與有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)性

能對(duì)比分析

無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)BLDC）與有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PMDC）的一般性比較，主要從換向、維護(hù)、機(jī)械特性、效率、體積功率等11個(gè)方面進(jìn)行對(duì)雙分析。

●換向

BLDC借助轉(zhuǎn)子位置傳感器實(shí)現(xiàn)電子換向；

P

MDC由電刷和換向器進(jìn)行機(jī)械換向。

●維護(hù)

BLDC由于沒(méi)有電刷和換向器，很少需要維護(hù)

PMDC需要周期性維護(hù)

●機(jī)械（速度/力矩特性

BLDC平（硬），在負(fù)載條件下能在所有速度上運(yùn)行；

PMDC中等平（中等硬），在較高速度上運(yùn)行時(shí)，電刷摩擦增加，有用力矩減小。

●效率

BLDC由于沒(méi)有電刷壓降，所以效率高；

PMDC中等。

●輸出功率/外形尺寸之比

BLDC由于電樞繞組設(shè)置在與機(jī)殼相連的定子上，容易散熱。這種優(yōu)異的熱傳導(dǎo)特性允許減小電動(dòng)機(jī)的尺寸，所以輸出功率外形尺寸之比高；

PMDCM中等/低。電樞產(chǎn)生的熱量消散在氣隙內(nèi)，這樣增加了氣隙溫度，從而限制了輸出功率外形尺寸之比。

●轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

BLDC轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低。因?yàn)橛来朋w設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)；

PMDCM轉(zhuǎn)動(dòng)慣量高，限止了動(dòng)態(tài)特性。

●速度范圍

BLDC比較寬。沒(méi)有電/換向器給于的機(jī)械限制；

PMDC比較窄，存在電刷給于的機(jī)械限制。

●電氣噪聲

BLDC低；PMDC電刷的電弧將對(duì)附近的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。

●制造價(jià)格

BLDC比較高，PMDC比較低。

●控制

BLDC控制復(fù)雜且價(jià)格較貴；PMDC控制簡(jiǎn)單和價(jià)格適宜。

●控制要求

BLDC：為了使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必須要有控制器，但同樣的控制器可用于變速控制；

PMDC：對(duì)于一個(gè)固定的速度而言，不需要控制器；有變速要求的時(shí)候才需要控制器。

●綜合情況對(duì)比

當(dāng)然，在那些短時(shí)工作的，或者工作壽命不長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，甚至在某些宇航技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，沒(méi)有控制器的有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)，只要借助現(xiàn)代科技和先進(jìn)制造技術(shù)就能夠完善地解決電刷換向器的機(jī)械接觸問(wèn)題，它將具有比無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)更高的運(yùn)行可靠性，而成為用戶優(yōu)先選用的產(chǎn)品。

永磁直流電機(jī)故障檢查和分析

直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能，在電力拖動(dòng)中被廣泛應(yīng)用，直流電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障及其檢查判定方法。

電樞繞組接地故障

電樞繞組接地故障是直流電動(dòng)機(jī)繞組最常見(jiàn)的故障。電樞繞組接地故障一般常發(fā)生在槽口處和槽內(nèi)底部，對(duì)其的判定可采用絕緣電阻表法或校驗(yàn)燈法。

電樞繞組短路故障

用絕緣電阻表測(cè)量電樞繞組對(duì)機(jī)座的絕緣電阻時(shí)，如阻值為零則說(shuō)明電樞繞組接地；采用毫伏表法進(jìn)行判定時(shí)，若被測(cè)換向片與電動(dòng)機(jī)軸之間有一定電壓數(shù)值，則說(shuō)明該換向片所連接的繞組元件未接地；相反，若讀數(shù)為零，則說(shuō)明該換向片所連接的繞組元件接地。

電樞繞組短路故障

若電樞繞組嚴(yán)重短路，會(huì)將電動(dòng)機(jī)燒壞。若只有個(gè)別線圈發(fā)生短路時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍能運(yùn)轉(zhuǎn)，只是使換向器表面火花變大，電樞繞組發(fā)熱嚴(yán)重，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以排除，則最終也將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒毀。因此，當(dāng)電樞繞組出現(xiàn)短路故障時(shí)，就必須及時(shí)予以排除。

電樞繞組短路故障主要發(fā)生在同槽繞組元件的匝間短路及上下層繞組元件之間的短路，查找短路的常用方法有：

①  路測(cè)試器法。將短路測(cè)試器接通交流電源后，置于電樞鐵心的某一槽上，將斷鋸條在其他各槽口上面平行移動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)較大幅度的振動(dòng)時(shí)，則該槽內(nèi)的繞組元件存在短路故障。

② 毫伏表法。將6.3V交流電壓（用直流電壓也可以）加在相隔K/2或K/4換向片上（K為換向片數(shù)），用毫伏表的兩支表筆依次接觸到換向器的相鄰兩換向片上，檢測(cè)換向器片間電壓。

在檢測(cè)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)毫伏表的讀數(shù)突然變小，則說(shuō)明與該兩換向片相連的電樞繞組元件有匝間短路。若在檢測(cè)過(guò)程中，各換向片問(wèn)電壓相等，則說(shuō)明沒(méi)有短路故障。

電樞繞組斷路故障

這也是直流電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障之一。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，電樞繞組斷路點(diǎn)一般發(fā)生在繞組元件引出線與換向片的焊接處。造成的原因有：一是焊接質(zhì)量不好，二是電動(dòng)機(jī)過(guò)載、電流過(guò)大造成開(kāi)焊。這種斷路點(diǎn)一般較容易發(fā)現(xiàn)，只要仔細(xì)觀察換向器升高片處的焊點(diǎn)情況，再用螺釘旋緊或鑷子撥動(dòng)各焊接點(diǎn)，即可發(fā)現(xiàn)。

若斷路點(diǎn)發(fā)生在電樞鐵心槽內(nèi)部，或者不易發(fā)現(xiàn)的部位，則可用毫伏表檢查，將6~12V的直流電源連接到換向器上相距K/2或K/4的兩換向片上，用毫伏表測(cè)各相鄰兩換向片間的電壓，并逐步依次進(jìn)行測(cè)量。有斷路的繞組所連接的兩換向片被毫伏表跨接時(shí)，有讀數(shù)指示，而且指針發(fā)生劇烈跳動(dòng)。若毫伏表跨接在完好的繞組所連接的兩換向片上時(shí)，指針將無(wú)讀數(shù)指示。