永磁無刷電機的案例
電機設計及電機仿真APP系列之—永磁無刷直流電機仿真APP
電機的各種工作狀態和參數變化。用戶可通過調整仿真參數，快速得到電機的響應和性能參數，從而進行針對性的優化和改進。借助仿真APP，可大大減少電機設計迭代次數和成本，提高測試效率和準確性。
對了，此APP非彼APP，不用下載安裝，直接瀏覽器（手機也可以）打開，調整各項參數（定轉子、定子槽尺寸等）就可以在線云端計算，非常方便哦。如果不符合要求，還可以個性化定制，資深電機設計仿真工程師幫你搞定。
小編整理了10款不同類型的電機仿真APP，介紹給大家，請查看：https://www.yqgqt.org.cn/post/1953876
下面給大家介紹一款好用的“永磁無刷直流電機仿真APP”。
永磁無刷直流電機是一種采用永磁體建立磁場并通過電子換向器控制電流方向的直流電動機。由于永磁體的高磁能積和電子換向器的高效控制，永磁無刷直流電機具有較高的運行效率和較低的能耗。因此，以其高效節能、運行可靠、調速性能好等優點，在航空航天、工業自動化等領域得到了廣泛應用。
本APP可實現永磁無刷直流電機仿真計算，得到電機的磁密云圖、磁鏈、反電動勢、電磁轉矩、鐵芯損耗等結果。
在線體驗APP：https://www.simapps.com/v/226700.html
參數設置（部分）
仿真計算結果展示（部分）
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展開 基于 Simplorer 和 Maxwell 的永磁無刷直流電動機的設計仿真
永磁無刷直流電機的原理
無刷直流電動機是利用電子開關電路代替有刷直流電動機得機械換向。無刷直流電動機為了實現無機械接觸換相，取消了電刷，將電樞繞組和永磁磁鋼分別放在定子和轉子上。
為了實現對電動機轉速和轉動方向的控制，無刷直流電動機必須具有由轉子位置傳感器、控制電路及功率器件共同構成的換相裝置。所以無刷直流電動機是一種典型的機電一體化產品。
無刷直流電動機由電動機和電子驅動器兩部分組成，如圖１所示。永磁無刷直流電動機的位置傳感器與電動機轉子同軸，控制電路對位置信號進行邏輯變換后產生驅動信號，驅動信號經功率開關器件，使電動機的各相繞組按一定的順序工作。
永磁無刷直流電動機的設計
主要性能指標
永磁無刷直流電動機設計的指標是，額定功率為 100 Ｗ，標稱電壓為 115 V，相數為3，額定轉速為4000 r/min，兩相導通三相六狀態方波設計，電機使用環境溫度≤８０℃。
電機主要尺寸的確定
電機的主要尺寸有經驗公式為：
Ｄｉｌ為電樞內徑，Ｌｅｆ為電動機長度，Ｐ為計算電磁功率，α 為極弧系數，Ａ為電負荷，Ｂδ 為磁負荷，ｎＮ為額定轉速。
永磁無刷直流電動機的設計流程主要包括 ：主要尺寸、長徑比、齒寬和軛高的計算、永磁體尺寸和繞組參數的確定等。
通過對電動機參數的計算、校驗，最終確定電動各個部分的參數。
定子設計：槽數為９；定子的內徑為 30 ｍｍ；槽口寬為 2.5 ｍｍ；槽口深為 0.5 ｍｍ；槽深為 10.5 ｍｍ；定子齒寬為５ｍｍ。
轉子設計：外徑為 29 ｍｍ；永磁體厚度為３ｍｍ；轉子內孔直徑為 10 ｍｍ，轉子磁環為５對極，粘接釹鐵硼，15℃下剩磁通密度 0.654Ｔ，矯頑力為421ｋＡ/ｍ；
繞組：每槽匝數為 45 匝；線徑為 0.62 ｍｍ。
展開 電機設計-電機仿真“新工具”
APP計算：
感應直線電機仿真 - Simapps Store - 工業仿真APP商店
6、永磁無刷直流電機仿真APP
永磁無刷直流電機是一種采用永磁體建立磁場并通過電子換向器控制電流方向的直流電動機。由于永磁體的高磁能積和電子換向器的高效控制，永磁無刷直流電機具有較高的運行效率和較低的能耗。因此，以其高效節能、運行可靠、調速性能好等優點，在航空航天、工業自動化等領域得到了廣泛應用。永磁無刷直流電機仿真APP可實現永磁無刷直流電機仿真計算，得到電機的磁密云圖、磁鏈、反電動勢、電磁轉矩、鐵芯損耗等結果。
APP計算：
永磁無刷直流電機仿真 - Simapps Store - 工業仿真APP商店
7、同步磁阻電機仿真APP
同步磁阻電機具有結構簡單、堅固耐用、效率高、調速范圍廣、成本較低、簡單可靠、維護方便等優點，被廣泛應用于紡織、風機水泵、傳送帶、交通運輸等工業自動化調速驅動領域。同步磁阻電機APP可實現同步磁阻電機仿真計算，得到電機的磁密云圖、磁力線、磁鏈、反電動勢、電磁轉矩等結果。
APP計算：
同步磁阻電機仿真計算 - Simapps Store - 工業仿真APP商店
8、內置切向式永磁同步電機仿真APP
永磁同步電機具有高效、高控制精度、高轉矩密度、良好的轉矩平穩性及低振動噪聲的特點。內置切向式結構的永磁同步電機的磁阻轉矩可占到總電磁轉矩的40％，對提高電機的功率密度和擴展恒功率運行范圍都是很有利的。在電動汽車驅動方面具有很高的應用價值。
展開 【知識分享】有刷電機與無刷電機的區別
直流電機分為有刷電機和無刷電機，這里所說的“刷”是指碳刷。那碳刷長什么樣呢？
那直流電機為什么要碳刷呢？有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢？我們接著往下看！
直流有刷電機原理
如圖1所示，這是一個直流有刷電機結構模型圖。兩個固定的異性磁鐵，中間放置一個線圈，線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環上，銅環兩端與固定的碳刷相接觸，然后給碳刷兩端分別接上直流電源。
圖1
接上電源以后，電流如圖1中箭頭所示。根據左手定則，黃色線圈受到垂直向上的電磁力；藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子開始作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖2所示：
圖2
此時，碳刷剛好在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。
圖3
轉子在慣性的作用下轉到上述位置時，線圈電流如圖3所示。根據左手定則，藍色線圈受到垂直向上的電磁力；黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子繼續作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖4所示：
圖4
此時，碳刷剛好也在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。然后又重復上述步驟，一直循環下去。
直流無刷電機
如圖5所示，這是一個直流無刷電機結構模型圖。
展開 
有刷電機 VS 無刷電機，究竟有啥區別？
今天分享一下關于有刷、無刷電機的區別，首先我們先了解一下電機的分類！
原來電機還分直流電機、交流電機這兩種，而無刷電機、有刷電機是劃分到直流電機這一類別，那么問題來了，同屬一個類別的無刷、有刷究竟有何區別呢？
一、從組成結構區分
二、從工作原理區分
LearnEngineering制作的動畫，講解了無刷直流電動機的工作原理。
無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成！
無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像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。
無刷就是有刷電機中的“電刷”沒有了，電刷在有刷電機里扮演的角色是通過換向器向轉子里的線圈通電。
原來無刷電機采用永磁體來做轉子，轉子里是沒有線圈的。由于轉子里沒有線圈，所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線圈。（如下圖所示）
無刷電機的起源從頭來講也是比較簡單的：大部分有刷直流電機的問題都來自于電刷。
電刷可能打火花、磨損、產生很強的噪音并產生很大一部分功耗，導致速度被嚴重限制，且不容易冷卻。
展開 為什么電動工具一般都用有刷電機，用無刷電機不行嗎？
為什么電動工具（比如手電鉆、角磨機等）一般都用有刷電機，而不是無刷電機？要想搞明白，這個還真是用一兩句話講不清楚。
直流電機分為有刷電機和無刷電機，這里所說的“刷”是指碳刷。那碳刷長什么樣呢？
那直流電機為什么要碳刷呢？有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢？我們接著往下看！
直流有刷電機原理
如圖1所示，這是一個直流有刷電機結構模型圖。兩個固定的異性磁鐵，中間放置一個線圈，線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環上，銅環兩端與固定的碳刷相接觸，然后給碳刷兩端分別接上直流電源。
▲ 圖1
接上電源以后，電流如圖1中箭頭所示。根據左手定則，黃色線圈受到垂直向上的電磁力；藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子開始作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖2所示：
▲ 圖2
此時，碳刷剛好在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。
▲ 圖3
轉子在慣性的作用下轉到上述位置時，線圈電流如圖3所示。根據左手定則，藍色線圈受到垂直向上的電磁力；黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子繼續作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖4所示：
▲ 圖4
此時，碳刷剛好也在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。然后又重復上述步驟，一直循環下去。
直流無刷電機
如圖5所示，這是一個直流無刷電機結構模型圖。
展開 為什么電動工具一般都用有刷電機，用無刷電機不行嗎
否則在鉆孔時，電機很容易因為鉆頭卡住而無法運轉。
試想一下，有刷直流電機價格低、啟動轉矩大、能帶重負荷；無刷電機雖然故障率低，壽命長，但是價格貴，啟動轉矩遠不如有刷電機。如果讓你選，你會怎么選，我想答案不言而喻。
為什么電動工具一般都用有刷電機，用無刷電機不行嗎？
為什么電動工具（比如手電鉆、角磨機等）一般都用有刷電機，而不是無刷電機？要想搞明白，這個還真是用一兩句話講不清楚。
直流電機分為有刷電機和無刷電機，這里所說的“刷”是指碳刷。那碳刷長什么樣呢？
那直流電機為什么要碳刷呢？有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢？我們接著往下看！
直流有刷電機原理
如圖1所示，這是一個直流有刷電機結構模型圖。兩個固定的異性磁鐵，中間放置一個線圈，線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環上，銅環兩端與固定的碳刷相接觸，然后給碳刷兩端分別接上直流電源。
圖1
接上電源以后，電流如圖1中箭頭所示。根據左手定則，黃色線圈受到垂直向上的電磁力；藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子開始作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖2所示：
圖2
此時，碳刷剛好在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。
圖3
轉子在慣性的作用下轉到上述位置時，線圈電流如圖3所示。根據左手定則，藍色線圈受到垂直向上的電磁力；黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子繼續作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖4所示：
圖4
此時，碳刷剛好也在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。然后又重復上述步驟，一直循環下去。
直流無刷電機
如圖5所示，這是一個直流無刷電機結構模型圖。
展開 【電氣知識】有刷電機 VS 無刷電機，究竟有啥區別？
今天分享一下關于有刷、無刷電機的區別，首先我們先了解一下電機的分類！
原來電機還分直流電機、交流電機這兩種，而無刷電機、有刷電機是劃分到直流電機這一類別，那么問題來了，同屬一個類別的無刷、有刷究竟有何區別呢？
一、從組成結構區分
附視頻講解：
二、從工作原理區分
LearnEngineering制作的動畫，講解了無刷直流電動機的工作原理。
無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成！
附視頻講解：
無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像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。
無刷就是有刷電機中的“電刷”沒有了，電刷在有刷電機里扮演的角色是通過換向器向轉子里的線圈通電。
看完上邊兩個視頻之后對無刷、有刷電機有更深刻的了解了嗎？ 那么小編再次提問，沒有電刷的電機是如何向轉子里的線圈通電的呢？
原來無刷電機采用永磁體來做轉子，轉子里是沒有線圈的。由于轉子里沒有線圈，所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線圈。（如下圖所示）
無刷電機的起源從頭來講也是比較簡單的：大部分有刷直流電機的問題都來自于電刷。
電刷可能打火花、磨損、產生很強的噪音并產生很大一部分功耗，導致速度被嚴重限制，且不容易冷卻。
這意味著您不能在任何易燃物周圍、需要長使用壽命、靜音或高效率的應用條件下、在任何高速或高功耗系統中使用有刷直流電機。
這都是電刷顯著的缺點，取消電刷就可以解決這些問題，但是不好的地方是同時消除了機械換向。
展開 為什么電動工具一般都用有刷電機，用無刷電機不行嗎
否則在鉆孔時，電機很容易因為鉆頭卡住而無法運轉。
試想一下，有刷直流電機價格低、啟動轉矩大、能帶重負荷；無刷電機雖然故障率低，壽命長，但是價格貴，啟動轉矩遠不如有刷電機。如果讓你選，你會怎么選，我想答案不言而喻。
新能源汽車四種常用電機驅動系統詳解
3、永磁無刷電動機在新能源汽車中的應用
隨著近些年來電力電子技術、微電子技術、微型計算機技術、稀土永磁材料、傳感器技術與電機控制理論的快速發展，使得交流驅動技術逐漸成熟。
相比于現有串勵或者并勵有刷直流電機驅動系統，永磁無刷電機擁有功率密度大、體積小、效率高、結構簡單牢固、易于維護等優點，且采用永磁無刷電機作為驅動元件的電動汽車驅動系統運行和維護成本較低；采用全數字化和模塊化結構設計，使得驅動器接口靈活，控制能力更強，操作更加舒適；應用能量回饋制動技術，可以減少剎車片的磨損，同時又增加汽車續駛里程。
因此，基于電動汽車市場發展需要和技術現狀，設計開發可靠、低成本、性能優良的全數字化電動汽車永磁無刷電機驅動系統，對于電動汽車產業的發展有著重要的現實意義。
(1)永磁同步電動機簡介
在電機內建立進行機電能量轉換所必需的氣隙磁場有兩種方法。一種是在電機繞組內通電流產生磁場，這種方法既需要有專門的繞組和相應的裝置，又需要不斷供給能量以維持電流流動，例如普通的直流電機和同步電機。另一種是由永磁體來產生磁場，這種方法既可簡化電機結構，又可節約能量。由永磁體產生磁場的電機就是永磁電機。
它利用永磁體建立勵磁磁場的同步電動機，其定子產生旋轉磁場，轉子用永磁材料制成。同步發電機為了實現能量的轉換，需要有一個直流磁場而產生這個磁場的直流電流，稱為發電機的勵磁電流。根據勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發電機，稱為他勵發電機，從發電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發電機。
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干貨 | 電動工具一般都用有刷電機，用無刷電機不行嗎？
為什么電動工具（比如手電鉆、角磨機等）一般都用有刷電機，而不是無刷電機？要想搞明白，這個還真是用一兩句話講不清楚。
直流電機分為有刷電機和無刷電機，這里所說的“刷”是指碳刷。那碳刷長什么樣呢？
那直流電機為什么要碳刷呢？有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢？我們接著往下看！
直流有刷電機原理
如圖1所示，這是一個直流有刷電機結構模型圖。兩個固定的異性磁鐵，中間放置一個線圈，線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環上，銅環兩端與固定的碳刷相接觸，然后給碳刷兩端分別接上直流電源。
圖1
接上電源以后，電流如圖1中箭頭所示。根據左手定則，黃色線圈受到垂直向上的電磁力；藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子開始作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖2所示：
圖2
此時，碳刷剛好在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。
圖3
轉子在慣性的作用下轉到上述位置時，線圈電流如圖3所示。根據左手定則，藍色線圈受到垂直向上的電磁力；黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子繼續作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖4所示：
圖4
此時，碳刷剛好也在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。然后又重復上述步驟，一直循環下去。
直流無刷電機
如圖5所示，這是一個直流無刷電機結構模型圖。
展開 無刷掃振電動牙刷中應用的直流無刷電機驅動芯片
電動牙刷是一種通過電動機芯的快速旋轉或振動，使刷頭產生高頻振動，瞬間將牙膏分解成細微泡沫，深入清潔牙縫，與此同時，刷毛的顫動能促進口腔的血液循環，對牙齦組織有按摩效果。
電動牙刷在高速振動和旋轉作用下，對牙齦有按摩作用，研究表明可以促進口腔內的血液循環。此外其新穎的外觀設計也會增加刷牙樂趣，無形中減少了菌斑和牙齦炎癥的發生，提高了潔牙效果，并在一定程度上減少齲病和牙周病的發病率。
傳統牙刷很難徹底清除牙菌斑，再加上刷牙方法不得當，使刷牙的清潔作用大打折扣。實驗證明，電動牙刷比手動牙刷多清除38%的牙菌斑，它的清潔能力已經得到口腔專家的一致肯定。
電動牙刷里裝有一個小型的電動機，可以使刷頭來回振動。這個小電動機和一個可以反復充電的電池相連。在你刷牙的時候，電池中存儲的電勢能被轉化為旋轉動能，這一過程實際上反映了一種我們在日常生活中經常用到的技術。電動機中的線圈位于一個小磁體的S極和N極之間，電流通過其中，形成一個磁場，這個磁場排斥磁體的一極，而與磁體的另一極相互吸引，導致線圈被扭曲。
沿著線圈直徑的方向有一根桿，線圈和這根桿相連，當線圈被扭曲的時候，這根桿會隨之發生轉動。通過一個巧妙的開關裝置，電池產生的直流電可以每半個周期變化一次方向，于是線圈不斷和固定磁體的一極相排斥，并與另一極相吸引。通過一根偏心桿，電動機的旋轉動能被轉化成前后運動的動能，這樣電動牙刷的刷頭就能在你的上下牙齒間不斷振動了。
電機驅動芯片是包含了速度控制、力矩控制、位置控制及過載保護等功能的集成電路，可以根據輸入信號，按照內置的算法控制電機繞組電路流動方向，從而控制電動機的啟停與轉動方向。它集成了邏輯運算電路與功率驅動電路，利用它可以與主處理器、電機和增量型編碼器構成一個完整的運動控制系統，可以用來驅動直流電機、步進電機、及繼電器等感性負載。
展開 【電氣知識】為什么電動工具一般都用有刷電機，用無刷電機不行嗎？
為什么電動工具（比如手電鉆、角磨機等）一般都用有刷電機，而不是無刷電機？要想搞明白，這個還真是用一兩句話講不清楚。
直流電機分為有刷電機和無刷電機，這里所說的“刷”是指碳刷。那碳刷長什么樣呢？
那直流電機為什么要碳刷呢？有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢？我們接著往下看！
直流有刷電機原理
如圖1所示，這是一個直流有刷電機結構模型圖。兩個固定的異性磁鐵，中間放置一個線圈，線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環上，銅環兩端與固定的碳刷相接觸，然后給碳刷兩端分別接上直流電源。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
▲ 圖1
接上電源以后，電流如圖1中箭頭所示。根據左手定則，黃色線圈受到垂直向上的電磁力；藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子開始作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖2所示：
▲ 圖2
此時，碳刷剛好在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。
▲ 圖3
轉子在慣性的作用下轉到上述位置時，線圈電流如圖3所示。根據左手定則，藍色線圈受到垂直向上的電磁力；黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子繼續作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖4所示：
▲ 圖4
此時，碳刷剛好也在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。然后又重復上述步驟，一直循環下去。
直流無刷電機
如圖5所示，這是一個直流無刷電機結構模型圖。
展開 動圖搞清楚有刷電機與無刷電機那些事兒!
8、壽命長，低維護成本
少了電刷，無刷電機的磨損主要是在軸承上了，從機械角度看，無刷電機幾乎是一種免維護的電動機了，必要的時候，只需做一些除塵維護即可。
無刷電機控制原理
電機驅動控制就是控制電機的轉動或者停止，以及轉動的速度。電機驅動控制部分也叫做電子調速器，簡稱電調，英文electronic speed controller(ESC)。電調對應使用的電機不同，分無刷電調和有刷電調。
有刷電機的永磁體是固定不動的，線圈繞在轉子上，通過一個電刷跟換相器接觸間斷來改變磁場方向來保持轉子持續轉動。無刷電機，顧名思義，這種電機是沒有所謂的電刷和換相器的，他的轉子是永磁體，而線圈是固定不動的，直接接到外部電源，問題就來了，線圈磁場方向怎么改變呢?事實上，無刷電機外部還需要一個電子調速器，這個調速器說白了就是一個電機驅動，它隨時都在改變著固定線圈內部電流的方向，保證它跟永磁體之間的作用力是相互排斥，持續轉動得以延續。
刷電機工作可以不需要電調，直接把電供給電機就能夠工作，但是這樣無法控制電機的轉速。無刷電機工作必須要有電調，否則是不能轉動的。必須通過無刷電調將直流電轉化為三相交流電，輸給無刷電機才能轉動。
最早的電調可不是像現在的電調一樣，最早全是有刷電調，說道這你可能要問了，什么是有刷電調，和現在的無刷電調有什么區別。事實上這差別呀可大了去了，有刷電調和無刷電調都是根據電機來說的，現在電機的轉子，就是能轉動的部分全是磁鐵塊，線圈是定子不轉動的，因為這中間沒有碳刷，這就是無刷電機。
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