无刷电机社会中不可或缺的动力源及其分类与应用

在电机的世界里,无刷电机是最受欢迎的选择之一,它无处不在,融入了我们生活的每一个角落。今天,我们一起去探索一下无刷电机,这个社会中不可或缺的动力源,以及它如何通过分类和应用来影响我们的日常。

从19世纪初开始,人们就对电磁现象产生了兴趣,并逐渐将其发展成工业化时代的一大支柱。在这过程中,不同类型的电机诞生,如直流(DC)电机、感应电机和同步电机。而无刷永磁同步(PMSM)中的无刷电机会让你对这些历史有更深入的了解。

尽管最初因为启动和变速的问题而未被广泛使用,但随着技术进步尤其是在永磁体性能提升以及人们对于节能意识增强的情况下,无刷电机会迅速崛起并广泛应用于各个领域。

直流有刷与无刷之间存在显著差异。虽然直流有刷拥有良好的可控性、高效率和易于小型化等优点,但它们需要维护频繁且噪音较高,而无刷则因不需要电子刹车(brushes)和换向器而更加耐用、易于维护且噪音低。此外,无刷还保留了直流有 brushes 的高可控性,同时提供了更大的结构自由度,使其适用于各种设备嵌入。这使得无刷成为家用电子、办公自动化设备及工业设备中的首选。

图1展示了一些直接比较两个不同类型机械结构特征的手法,从而突出了两者的关键区别:直流有brush 和 无brush 交流旋转马达在物理上非常相似,但是它们具有不同的功能:第一个基于固定定子内线圈周围穿过旋转轴上的转子;第二个则基于固定的定子内线圈周围穿过旋转轴上的永久磁铁。在这个基础上,还可以根据马达运行方式进行多种分类,如PMSM(永磁同步马达)、BLDC(通称为“全加速度控制”)等,这些都可以通过图2所示来显示这些类别之间关系密切之处:

图2展示了几个主要分类,其中包括一些仅限于PMSM家族但同时也包含所有BLDC马达的一个组合。因此,可以说,除了作为独立家族成员外,某些情况下仍然是典型代表性的成员。

现在,让我们回到工作原理部分。一旦安装好并连接到逆变器之后,当外部信号进入时,无brush 马达就会开始工作。当线圈绕制物体移动时,由此产生交流信号会导致运动,并继续驱动该系统运作。如果检测位置方法采用的是霍尔传感器,则必须三只以上以确保正确读取数据,因为如果只有两只,则可能出现错误判断,如果使用感应模式,那么依据感应到的变化来调整策略:

图3展示了简单且有效地说明这个过程的手法,以便理解这种复杂系统如何协调工作,并保证输出保持稳定状态。总结来说,有几种基本方法控制这些装置:一种是方波驱动,一种是正弦波驱动,每一种都依赖不同的参数值进行计算以达到最佳效果:

最后,没有疑问,无Brush 电路目前已被大量应用于家庭用品、汽车配件、工业工具以及办公室自动化项目中,而且由于不断发展,它们未来可能会变得更加普遍。此外,在家用消费品如便携式消费电子产品方面,其潜力的增长空间也是巨大的,因此预计这一趋势将持续下去。

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