在电机控制领域,无刷电机是应用最为广泛的电机类型之一。今天,让我们一起探索生活中无处不在的无刷电机!
从19世纪初开始,人们就对电磁现象产生了兴趣,这标志着电机历史的开始。随着技术的不断进步,工程师们创造出了多种类型的电机,如直流(DC)、感应和同步等。
无刷直流永磁同步(PMSM)是一种久远且重要的设备,但最初由于启动和变速困难,只局限于工业应用中的高端市场。然而,在强大的永磁体改进和节能意识增强的情况下,无刷直流永磁同步逐渐被推广至各个行业。
让我们来看看有刷直流与无刷直流之间的区别:有刷直流具有可控性好、高效率、小型化易于实现,但它需要频繁更换换向器和引擎轴上的电子刹车,从而缩短其使用寿命并增加噪音。此外,它虽然具备高可控性,但结构上相对固定,不如无刷那样灵活。
尽管如此,无擦触点设计使得它们更加耐用,并且运行更加安静。这一切都促成了无擦触点产品在工业自动化设备、办公室自动化以及家庭用品中的普及。
图1 展示了两者之间显著不同的结构特征,而图2 则展示了如何根据旋转方式将这些单一家族分类成多个子集类别。
当一个未擦触点动力系统工作时,它首先会将永久磁体作为转子(旋转部分),线圈则作为定子(固定部分)。然后,通过逆变器调整到线圈以匹配或反映出转子的位置,这可以通过三种主要方法进行:检测当前输入到的功率信号;利用霍尔传感器捕捉三个传感器所测量出的场变化;或者通过测量来自转子的感应交流波形来确定其位置——这是在没有任何机械部件接触的情况下实现位置监视的一种方法称为“感觉”驱动策略。
最后,我们讨论了一些常见驱动策略,其中包括基于开关状态切换法则,以便根据角度信息改变定子线圈输出,以及创建一种名为正弦波驱动技术,以确保输出波形符合期望形式,并允许微调以优化性能。在这个过程中,可以看到如何有效地平衡功率因数、效率和成本,同时保持简单性和可靠性。
因此,虽然该技术已被用于家用产品、汽车电子系统、工业设备以及办公自动化解决方案等众多领域,其潜力仍然巨大,有望在未来的几年里继续扩展范围。