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无处不在的无刷电机你了解多少?

2024-07-06

电机的历史始于19世纪初电磁现象的发现,并逐渐成为工业时代最重要的电子系统之一。随着技术的发展,工程师和技术人员发明了多种类型的电机,包括直流电机、感应电机和同步电机。


无刷电机作为永磁同步电机(PMSM)的一种,有着悠久的历史。然而,早期由于其启动和变速困难,除了具有昂贵控制机制的工业应用外,并未得到广泛应用。但近年来,随着强力永磁体的改进和人们节能意识的增强,无刷电机在各个领域得到了快速发展。


直流有刷电机和无刷电机的区别

直流有刷电机(通常简称直流电机)具有可控性好、效率高、易于小型化等特点。它是最常用的电机类型。与直流有刷电机相比,无刷电机不需要电刷和换向器,因此使用寿命长,易于维护,运行噪音低。此外,它不仅具有直流电机的高可控性,而且结构自由度高,易于嵌入设备中。得益于这些优点,无刷电机的应用逐渐扩大。目前已广泛应用于工业设备、办公自动化设备和家用电器等领域。


无刷电机的工作条件

无刷电机工作时,首先采用永磁体作为转子(旋转侧),线圈作为定子(固定侧)。然后外部逆变电路根据电机的旋转控制流向线圈的电流的切换。无刷电机与逆变电路配合使用,逆变电路检测转子位置,并根据转子位置将电流引入线圈。


转子位置检测主要有三种方法:一是电流检测,这是磁场定向控制的必要条件;二是电流检测。二是霍尔传感器检测,采用三个霍尔传感器,通过转子的磁场来检测转子位置;三是感应电压检测,通过转子旋转产生的感应电压变化来检测转子位置,这是感应电机的位置检测方法之一。



无刷电机有两种基本控制方法。此外,还有一些需要复杂计算的控制方法,如矢量控制、弱场控制等。


方波驱动

根据转子的旋转角度,切换逆变电路功率元件的开关状态,进而改变定子线圈的电流方向,使转子旋转。


正弦波驱动

通过检测转子的旋转角度,在逆变电路中产生相移120度的三相交流电,然后改变定子线圈的电流方向和大小,使转子旋转。


无刷直流电机目前广泛应用于各个领域,包括家用电器、汽车电子、工业设备、办公自动化、机器人和便携式消费电子产品。未来,随着电机技术的不断进步,无刷直流电机的应用将有更广阔的发展空间。

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