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技術(shù)分享

了解無刷直流電機(jī)系統(tǒng)

發(fā)布時間：2022-06-16 00:00:00 瀏覽：2227次

快速——三種電機(jī)類型是什么?我聽到的最常見的答案是“有刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和無刷直流電機(jī)，”這基本上是對這個問題的下意識反應(yīng)。

有刷電機(jī)又稱直流電機(jī)或碳刷電機(jī)，常說的直流電機(jī)就是指有刷直流電機(jī)，它采用機(jī)械換向，外部磁極不動內(nèi)部線圈(電樞)動，換向器和轉(zhuǎn)子線圈一起旋轉(zhuǎn)，電刷和磁鐵都不動，于是換向器和電刷摩擦摩擦，完成電流方向的切換。

步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

無刷電機(jī)在某些領(lǐng)域也稱直流變頻電機(jī)(BLDC)，它采用電子換向(霍爾傳感器)，線圈(電樞)不動磁極動，此時永磁鐵可以在線圈外部也可以在線圈內(nèi)部，于是有了外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)之分。

我認(rèn)識的一些更勇敢的電機(jī)驅(qū)動專家可能會說“單相交流輸入、多相交流輸入或直流輸入”，根據(jù)其輸入機(jī)制而不是特定的電機(jī)類型對每個電機(jī)進(jìn)行分類。我承認(rèn)，這是一個非常聰明的答案。在電機(jī)分類中肯定不乏不同的可能分組，從位置傳感器的使用到電源電壓再到驅(qū)動器的實現(xiàn);一些工程師可能很想嘗試以這些方式回答，即使響應(yīng)并不總是適合三個不同的類別。在這篇技術(shù)文章中，我將介紹一種看待電機(jī)分類的新方法。

我最近對我們應(yīng)該按功能對電機(jī)進(jìn)行分類的想法著迷。許多應(yīng)用程序使用不同種類的電機(jī)，具體取決于設(shè)計人員的心血來潮，但相同的電機(jī)解決方案甚至可能不適用于使用相同類型電機(jī)的不同應(yīng)用程序。如果這句話讓你頭疼(我的通訊同事向我保證它對她有這種影響)，讓我給你一個更好的例子：你可以用步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)一個平移-傾斜-變焦 (PTZ) 相機(jī)軸，一個無刷直流電機(jī)甚至有刷直流電機(jī)。無刷直流電機(jī)也是吊扇中最常見的電機(jī)類型。但是您不能對這兩種終端設(shè)備類型使用相同的無刷直流電機(jī)解決方案。吊扇驅(qū)動電路，無論其性能多么出色，對于 PTZ 攝像機(jī)來說都是一個糟糕的選擇，并導(dǎo)致產(chǎn)品無法正常工作。為什么我會知道這個?直覺上，我認(rèn)識到(您可能也知道)吊扇電機(jī)的“功能”和 PTZ 攝像機(jī)電機(jī)的“功能”非常不同，盡管兩者都使用無刷直流電機(jī)。從應(yīng)用的角度來看，電機(jī)功能必須有一個屬性，可以幫助建立不同的電機(jī)類型分類。

那么這些電機(jī)實際上在做什么呢?吊扇的作用是勻速旋轉(zhuǎn)，使房間內(nèi)的空氣流通。云臺攝像機(jī)的功能是將攝像機(jī)移動到某個位置并保持在那里。我可以添加第三個示例——無繩電鉆。用戶通過按下扳機(jī)來控制鉆頭的扭矩，也許是通過墻釘鉆一點。這些電機(jī)有非常不同的實現(xiàn);因此，我對“三種電機(jī)類型是什么?”的回答是一個強(qiáng)調(diào)的“速度、扭矩和位置”。請看下面的表 1。

表 1：速度、扭矩和位置匯總

類型	例子	加載	當(dāng)務(wù)之急	無傳感器能力
速度	吊扇	空氣或流體	高速低噪音	簡單的
扭矩	電鉆	堅硬的	高功率密度	很難
位置	云臺攝像機(jī)	堅硬的	高精度和高效率	極難*