导语:在电机控制领域,无刷电机是应用最为广泛的类型之一。现在,让我们一起来认识生活中无处不在的无刷电机!
电机历史始于19世纪初的电磁现象发现,并逐渐成为工业化时代电子系统中最重要的一部分。随着技术进步,工程师们发明了多种类型的电机,包括直流(DC)、感应和同步等。
作为永磁同步电机(PMSM)的一种,无刷电机历史悠久,但最初由于启动和变速困难,只限于具有昂贵控制设备的工业应用。然而近年来,由于强大的永磁体改进以及人们节能意识增强,无刷电机会在各个领域迅速发展。
直流有刷与无刷区别
直流有刷(通常简称直流)特点良好,可控性高、效率高且易小型化,是最常用的类型。相比之下,无刷不需要有擦动部件,因此其使用寿命长、维护方便且噪音低。此外,它结合了直流可控性还拥有较高结构自由度,便于嵌入设备内。因这些优势,无刷应用范围扩大,目前在工业设备、办公自动化及家用器具上得到广泛使用。
图1 直流有擦与无擦结构对比
直流无擦与永磁同步基本相同,但又是一个独立家族(包含PMSM和步进),如下所示可根据旋转方式进行多分类。
图2 直流无擦分类
工作情况
工作时,将永磁体作为转子,线圈作为定子,然后外部逆变控制线圈切换,而检测转子位置的逆变配合使用并根据位置引入线圈。在位置检测方面,有三种主要方法:一是通过当前检测;二是霍尔传感器;三是一些基于感应变化。
图3 直流无擦工作过程
两种基本驱动方法及其复杂计算如矢量或弱场驱动方式也存在。
方波驱动依据旋转角度切换开关状态,使定子线圈改变方向使得转子旋转。
正弦波驱动则通过检查角度产生120度相移3相交流,然后改变方向大小。
图4 无擦直接交流状态
目前,在家用、高科技汽车、工厂设备、新办公自动化及消费电子等领域,都见证了这项技术成果。而未来的发展将进一步展开其空间。