无刷直流是一种采用直流电源并通过外部电机控制器控制实现电子换向的电机

发布时间: 2020-02-05 09:53:39 来源: 中国传动网

无刷直流(或简称BLDC电机)是一种采用直流电源并通过外部电机控制器控制实现电子换向的电机。不同于有刷电机,BLDC电机依靠外部控制器来实现换向。简言之,换向就是切换电机各相中的电流以产生运动的过程。有刷电机是指具有物理电刷的电机,其每转一次可实现两次换向过程,而BLDC电机无电刷配备,因此而得名。由于其设计特性,无刷电机能够实现任意数量的换向磁极对。

与传统有刷电机相比,BLDC电机具有极大的优势。这种电机的效率通常可提高15-20%;没有电刷物理磨损,因而能减少维护;无论在什么额定速度下都可以获得平坦的转矩曲线。虽然BLDC电机并不是新发明,但由于需要复杂控制和反馈电路,所以广泛采用的进展较为缓慢。然而,由于近期半导体技术的发展、永磁体品质提升,以及对更高效率不断增长的需求,促使BLDC电机在大量应用中取代了有刷电机。BLDC电机在许多行业找到了市场定位,包括白色家电、汽车、航空航天、消费、医疗、工业化自动设备和仪器仪表等。

随着行业朝着需要在更多应用中使用BLDC电机的方向发展,许多工程师不得不将目光投向该技术。虽然电机设计的基础要素仍然适用,但添加外部控制电路也增加了另一系列需考虑的设计事项。在诸多设计问题中,最重要的一点是如何获取电机换向的反馈。

电机换向

在深入探索BLDC电机反馈选项之前,先了解为什么需要它们至关重要。BLDC电机可配置为单相、两相和三相;其中最常用的配置为三相。相数与定子绕组数相匹配,而转子磁极数根据应用需求的不同可以是任意数量。因为BLDC电机的转子受旋转的定子磁极影响,所以须追踪定子磁极位置,以有效驱动三个电机相。为此,需使用电机控制器在三个电机相上生成六步换向模式。这六步(或换向相)移动电磁场,进而使转子永磁体移动电机轴。

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