無刷直流電機簡介：

無刷電機是指無電刷和換向器（或集電環）的電機，又稱無換向器電機。早在上世紀誕生電機的時候，產生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷。本世紀中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應運而生了。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機，它克服了第一代無刷電機的缺陷。

直流無刷電機的結構

下圖為直流無刷電機的外部形狀前言：

傳感器的無刷直流電機與無傳感器的無刷直流電機的基本工作原理是一致的，主要差別是有傳感器的無刷直流電機是利用如霍爾元件位置傳感器來檢測轉子位置信號。而無位置傳感器的無刷直流電機取消了作為位置傳感器的霍爾元件，利用一些控制算法來計算出轉子位置信號。注：霍爾元件是應用霍爾效應的半導體。一般用于電機中測定轉子轉速,如錄象機的磁鼓,電腦中的散熱風扇等;是一種基于霍爾效應的磁傳感器。所謂霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產生橫向電位差的物理現象。

無刷直流電機的基本組成

無刷直流電機主要由電機本體，位置傳感器和電子換向線路組成。電動機本體在結構上與永磁同步電動機相似，但沒有籠型繞組和其他起動裝置。其定子繞組一般制成多相(三相、四相、五相不等相)。轉子由永久磁鋼按一定極對數(2p=2，4，……)組成。無刷直流電機的工作原理

在無刷直流電動機集中，電樞繞組被設置在定子上，永磁體磁極被設置在轉子上。定子各相電樞繞組相對轉子永磁體磁場的位置，由轉子位置傳感器通過電子方式或電磁方式所感知；并利用其輸出信號，通過電子轉換電路，按照一定的邏輯程序去驅動與電樞繞組相連接的相應的功率開關晶體管，把電流開關換向到相應的電樞繞組。

隨著轉子的轉動，轉子位置傳感器不斷地發送出信號，致使電樞繞組不斷地依次通電，不斷地改變通電狀態，從而使得在某一磁極下的線圈導體中流過的電流方向始終不變，這就是無刷直流永磁電機的無接觸式電子換向過程的實質。我們可以設想：在有刷直流電機中，如果把原先處于電動機內部的旋轉電樞翻出來變成定子，把所有被連接在機械換向器上面的電樞繞組的引線頭抽出來，并且給每一個引線頭提供一個功率晶體管開關；而把原先處于外部的靜止永磁體移入電動機的內腔變為轉子，即可實現有刷與無刷直流電機的轉換，但這樣必須包含大量的功率晶體管開關元件和與之相適應的轉子位置傳感器，這種方法很難實現。因此，定子電樞采用一般交流電動機中的三項繞組，借助轉子位置傳感器檢測出轉子永磁體磁場與定子電樞繞組三項軸線之間的相對空間位置，通過邏輯信號處理和控制，來實現定子電樞三相繞組的電子換向。電樞繞組的連接方式

一、星形連接繞組

星形連接繞組是把所有相繞組線圈的首段或尾端連接在一起；與之相配的電子換向（相）電路可以是橋式線路，也可以是非橋式電路。圖（a）（b）為星形繞組與橋式線路組合，圖（c）（d）為星形繞組與非橋式線路的組合封閉式連接繞組特殊連接的繞組電子換向（相）

換向（相）又可以稱為“換流”。在無刷直流永磁電機中，來自轉子位置傳感器的信號，經處理后按一定的邏輯程序，驅使某些與電樞繞組相連接的功率開關晶體管在某一瞬間導通或截止，迫使某些原來沒有電流的電樞繞組內開始流通電流，某些原來有電流的電樞繞組內開始關斷電流或改變電流的流通方向，從而迫使定子磁狀態產生變化。我們把這種利用電子電路來實現電樞繞組內電流變化的物理過程稱為電子換向（相）或“換流”。每“換流”一次，定子磁狀態就改變一次，連續不斷地“換流”，就會在工作氣息內產生一個跳躍式的旋轉磁場。以三相星形橋式連接為例1、二相導通星形三相六狀態2、三相導通星形三相六狀態3、二相三相輪流導通星形三相十二狀態

無接觸式旋轉變壓器和霍爾磁敏傳感器是目前被廣泛采用的兩種轉子位置傳感器。霍爾磁敏傳感器在具有質量輕、尺寸小、制造成本低和便于大規模生產等優點的同時，存在著對環境條件要求嚴、溫度適應范圍窄和可靠性差等缺點。因此霍爾磁敏傳感器被廣泛地用于計算機的軟硬件盤驅動器、激光打印機、試聽設備和家用電器等民用電動機中。霍爾磁敏傳感器霍爾器件

——以鎖存型為例

霍爾元件按功能可分為三大類：線性型、開關型和鎖存型

鎖存器霍爾元件時一個僅有“0”和“1”兩種狀態的雙值器件。一個雙值器件有兩種狀態，二個雙值器件有四種狀態，n個雙值器件有種狀態。根據上述原則，對于最常見的“而相導通星形三相六狀態”的電機而言，一般采用三個霍爾器件。它們在圓周的配置有兩個方案：相隔60度電角或相互間隔120度角。舉例：“二相導通星形三相六狀態無刷直流永磁電動機的工作情況”

逆變器是六個BG1至BG6的功率開關元件所組成的橋式電路，霍爾轉子的位置傳感器輸出地A、B和C三個信號饋送至PIC18FXX31微控制器，作為PIC18FXX31微控制器的輸入信號。然后，PIC18FXX31微控制器根據下表所規定的驅動順序定義，對逆變器中六個功率開關器件的導通和截止狀態進行控制無刷直流電機的特點

無刷直流電機與有刷直流電機的區別，有刷電機采用機械換向，壽命短﹑噪聲大﹑產生電火花，效率低。它長期使用碳刷磨損嚴重，較易損壞。同時磨損產生了大量的碳粉塵，這些粉塵落軸承中，使軸承油加速干涸，電機噪聲進一步增大。有刷電機連續使用一定時間就需更換電機內碳刷。無刷電機以電子換向取代機械換向，無機械摩擦，無磨損，無電火花，免維護且能做到更加密封等特點所以技術上要優于有刷電機。

無刷直流電動機的永磁體，現在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。

無刷直流電機的高效率，高效區域大，功率和轉矩密度高，功率因數（COSΦ）接近1，系統效率＞90%,永磁無刷直流電機在任何情況下轉子都是同步運行，交流變頻電機是變頻調速，無刷直流電機是調速變頻，電機在同步轉速下運行，轉子既無銅耗又無鐵耗。無刷直流電機具有低電壓特性好，轉矩過載特性強，啟動轉矩大（堵轉特性），啟動電流小等優點。

無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性，同時驅動器也是頻率變化的裝置，所以又名直流變頻，無刷直流電機的運轉效率，低速轉矩，轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好，由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。多年來業界對異步電動機變頻調速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動機轉矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調速﹑小體積﹑高效率和穩態轉速誤差小等特點在調速領域顯現優勢。可以解決產業界節點與高性能驅動的需求。特性直流無刷電機有刷直流電機換向器給予霍爾傳感器的電子換向有刷機械換向器壽命較長較短扭矩、轉速比額定負載下可在所有轉速下正常工作高轉速時電刷將影響其有效輸出轉矩效率高效率適中輸出功率、外形尺寸比高，好的溫度特性由于其線圈是在定子上，所以有很好的散熱特性中等或低，由于電樞產生的熱量在電機氣隙里散熱不良，導致其功率下降轉動慣量低，由于轉子上的永磁體時期有良好的動態特性高，高的轉動慣量使其動態性能降低轉速高，不受電刷等機械特性的限制低，受電刷等機械特性的限制電磁噪聲低高成本高，主要是因為其轉子內嵌永磁體低控制器成本復雜且較貴簡單且便宜謝謝觀賞！第一節活塞式空壓機的工作原理第二節活塞式空壓機的結構和自動控制第三節活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內所排送的相當第一級吸氣狀態的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規定做例行保養的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。滑(葉)片式空壓機可以365天連續運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優于其它型式的壓縮機，已經得到壓縮機行業的關注和公認。被譽為“環保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩、振動小、工作環境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機的外形第一節活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環（單級壓縮）工作循環：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發生相撞。第一節活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數—相對容積C、容積系數λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數理論排氣量Vt----單位時間內活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預熱的影響二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環計算的功率

Ps(PT)