無刷直流電機:如何通過 6 通道換向編碼器實現最佳效率

2021-01-08 電子產品世界

在現今需要高強度伺服電機應用的電腦數值控制工具(數控工具機)、電梯以及中到大型工業自動化設備中，對於電源效率、轉矩、軸向振動和抗噪聲能力的要求已經成為控制系統和編碼器的主要設計考量。因此，永磁同步電動機(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motors)，特別是無刷直流電機(BLDC，Brushless DC motors)的製造商，無不持續尋找可以通過更高速度提供更佳精確度的編碼器解決方案，並且可以穩健地在環境中運行。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/308235.htm

為了滿足這一需求，對6通道換向

編碼器

進行了改進，使之達到250kHz的頻率響應、更靈活的極對數，並採用可處理軸向振動問題的特殊錐形軸設計，以及帶來屏蔽接地以支持苛刻工作條件要求的額外電子電路。

無刷直流電機

介紹

無刷直流電機

由兩個主要部分組成，分別為轉子和定子。其中，轉子為永磁式磁鐵，定子則由以120°電子角分離，纏繞在軟金屬的電樞繞組構成。系統的驅動電路提供流經定子繞組的相位電流，這個動作產生了可以推動轉子的不同相位磁場，在本篇文章的討論中將把這些相位分別命名為U、V和W。典型的閉環反饋系統如圖1所示。

圖1 BLDC無刷直流電機閉環反饋系統的基本框圖


增加轉子中的極對數可以提高電動機的極對數，極對數的增加可以通過選擇正確的磁性材料或加大轉子的直徑達成。


對於直接驅動轉矩電動機，轉矩速度比必須平坦，要維持穩定的轉矩，也就是把轉子的紋波保持在最低，轉子中的極對數必須夠高，因此，在實際應用中通常使用8、10、20甚至高達30個極對數，這也逐漸成為這類型電動機應用的常見配置。


無刷直流電機的應用要求
無刷直流電機在工業界中廣泛使用，高強度工業應用，如研磨、搪磨和銑削過程的數值工具機，就需要最小紋波的穩定轉矩；然而在中大型工業應用中，如金屬和木材加工機械，轉矩控制和負載剛度就成為關鍵的考量。另一方面，對於電梯用的牽引電動機，穩定的轉矩/速度比則是主要的考慮因素。

如果需要更高的轉距和

效率

，或更穩定平穩的驅動，也就是降低轉矩紋波，無刷直流電機的極對數就必須隨著轉矩一同提高。通常，高轉矩電動機搭配強大的稀土磁體，像釹鐵硼(Nd-Fe-B)，電動機直徑較大，可以加入較多極對數以及相對短許多的極對長度。作為示例，1m直徑和6英寸長的極對就經常應用在電梯驅動系統中。

對於高強度應用以及中到大型工業自動化設備，電動機轉距就成為考量的關鍵因素，通常，用來改善功率因數、

效率

和電動機轉矩大小的方法是提高轉子的極對數和定子的繞組。

閱讀全文請點擊下載PDF和在線閱讀>>

http://www.epc.com.cn/free_test/index_new.htm


相關焦點

  • 有刷直流電機與無刷直流電機哪種力更大?
    微電機的力矩是一個重要的參考因素，直流電機有無刷電機和有刷電機之分，在同一型號的情況下，無刷電機的力是比有刷直流電機要大的。可以從直流電機的工作原來來看，有刷和無刷是基本相同的，主要區別是有刷直流電機是通過機械換向，而無刷直流電機是通過電子換向。
  • 無刷直流電機的特點特性、選用選型及其應用
    無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。 無刷電機是指無電刷和換向器（或集電環）的電機，又稱無換向器電機。早在十九紀誕生電機的時候，產生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機，這種電動機得到了廣泛的應用。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷，以致電機技術發展緩慢。
  • 直流無刷減速電機是什麼,它如何實現減速
    打開APP 直流無刷減速電機是什麼，它如何實現減速 東昊電機 發表於 2020-06-04 09:15:36 直流無刷減速電機，
  • 重慶無刷行星減速電機
    重慶無刷行星減速電機， 提出了以串聯組合自鎖增力機構與減速電機進行組合，已解決步進電機輸出力不足及不運動時維以保持持續作用力的技術難題，了減速電機在夾具中應用的關鍵問題；對直流無刷減速電機技術和夾具中的自鎖機構進行了系統分析，為其在不同夾具中的選擇應用提供必要資料。接下來要考慮行星減速機的回程間隙。
  • 案例分析|無刷直流電機BLDC驅動方案
    無刷直流電機，顧名思義就是採用直流驅動，但是沒有機械換向電刷的電機。隨著成本的降低，無刷直流電機的市場應用前景會越來越廣泛。優點：無刷直流電機BLDC與傳統有刷直流電機相比，有著極大的優點：1.性能可靠，故障率低，容易維護；2.空載電流小；3.效率高，可達95％；
  • 微型直流電機無刷馬達介紹
    微型有刷電機在微型電機中，根據結構與工作原理可以分為有刷直流電機和無刷直流電機。有刷電機的歷史最為悠久，也是至今使用最多的微型電機，微型電機運轉時，線圈與換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉，線圈電流方向的交替變化是隨著微型電機轉動的換向器和電刷來完成。微型電機價格較低，扭力高，結構簡單，易於維護。不過由於有刷微型電機的結構限制，它的缺點也是非常明顯的，如機械換向會與電刷產生摩擦，有電磁幹擾，特別是大型的有刷直流電機噪聲大、需要經常更換電刷。
  • 無刷直流電機的結構與特性
    無刷直流電機的電機本體在結構上與看永磁同步電機類似，只是沒籠型繞組和它的啟動裝置。它的定子繞組可以是簡單的單相，也可以使三相以上的結構，電樞繞組的連接方式主要有星形和三角形連接兩種，電子換相電路一般有橋式和非橋式兩種，它們可以組成很多變化形式。下面就是最常見的兩兩三相星形六狀態永磁無刷直流電機的工作原理簡單分析。
  • 直流無刷電機產生轉矩波動的原因_如何降低轉矩波動
    打開APP 直流無刷電機產生轉矩波動的原因_如何降低轉矩波動 網絡整理 發表於 2020-04-03 10:40:09
  • 「電機說01」從直流電機說起:機構、原理和特性
    所以這裡所說的直流電機是按照供電電源類型來分類的，應該為供電電源為直流電的電機，相對應的自然就是供電電源為交流的交流電機。按照換向的方式不同又分為有刷和無刷，通常大家將出現最早曾經應用最廣的有刷直流電機簡稱為直流電機，也就是這裡所說的直流電機。
  • 無刷直流電機那麼好,為何還是有刷直流電機應用多?
    在日常生活當中，各種家用小電器、電子產品都是需要通過微型直流電機來提供動力的，細心的人會發現，除了交流電機外，其他就是微型直流電機了，而大多數產品用的是有刷微型直流電機，比如，咖啡機、剃鬚刀、潔面儀、美容儀等，很少用到無刷微型電機，這是為什麼呢？
  • 為什麼電動工具一般都有刷電機,用無刷電機不行嗎?
    直流電機分為有刷電機和無刷電機，這裡所說的「刷」是指碳刷。那碳刷長什麼樣呢？那直流電機為什麼要碳刷呢？有碳刷和沒碳刷有什麼不一樣呢？我們接著往下看！直流有刷電機原理如下圖所示，這是一個直流有刷電機結構模型圖。
  • 步進電機和直流伺服電機的十大優缺點
    步進電機是一種特殊的無刷直流電機，電磁線圈布置在電機的外部，電機的中心有一個鐵或磁芯附在軸上。通過對線圈電壓進行排序，可以以相對較低的成本實現精確的旋轉控制。控制通常是開環的，所以系統不知道電機是否失速或與控制器失去同步。
  • 電動車自適應無刷直流電機控制器中MOS管應用選擇解決方案
    電動車自適應無刷直流電機控制器中MOS電動車電機控制器綠色環保的新能源是這個時代社會發展的主流要求，純電動車也順應時代發展取代混合動力車成為了社會行業經濟的重點發展對象。在電動車的發展過程中，控制器、無刷直流電動機、蓄電池一直都是制約著電動車發展的重點因素。控制器是電動車電氣系統的核心，其中最重要的就是無刷直流電機的控制系統。而無刷直流電動機以其功耗低、換向可靠、體積小、重量輕、輸出扭矩大、調速性能佳等優點，在工業控制、醫療器械、家用電器、電動車領域有廣闊的應用前景。因此，提高無刷直流電機和電機控制器的性能就成了優化新能源電動車的有效途徑。
  • 直流無刷減速電機和有刷電機有什麼區別
    大家都知道，直流減速電機的應用十分普遍，根據不一樣的用途、要求等，分有刷，無刷電機和其他型號的電機，其中直流無刷減速電機和直流有刷減速電機是較為常用的，那麼這兩種電機有什麼不同呢？主要從這三方面對比說明：一、適用範圍直流無刷減速電機經常用在控制要求高，轉速高的設備上，比如用在航模電機、精密儀器儀表等上面，相對來說對電機轉速要求比較嚴格，而動力設備使用的都是有刷電機，比如工廠的電動機，家用的抽油煙機等，另外串激電機的轉速也可以達到很高，但由於碳刷容易磨損，使用壽命往往沒有無刷減速電機那麼長。
  • 直流電機知識:永磁勵磁和直流電機等效替代電路圖
    永磁勵磁方式在直流電機及同步電機、步進電機中用來工業伺服驅動，如汽車輔助驅動、辦公家電等驅動設備中應用。永磁體勵磁比電勵磁繞組體積更小、工作效率更高、動態性能更高，不過它的強磁材料價格昂貴、磁體的邊緣區域會有退磁現象及難以進行弱磁控制。
  • 直流電機正反極接反會燒壞電機嗎
    1：普通直流電機的正負極如果電源接反了，只要接入的電壓在額定電壓範國內是不會燒壞的。（比如玩具電機）直流電機的繞組都是由銅線繞制而成，接入直流後，繞組就相當於一個電阻，而我們都知道電阻是沒有方向性的，所以電機也不會燒壞，那麼電源接反後對電機有什麼影響呢？ 　　普通直流電機隨電源方向改變而改變，電源接反後，電機就會反轉，僅此而已，電機不會燒壞，只是轉動方向變了。
  • 有刷電機與無刷電機的性能差異
    但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷，以致電機技術發展緩慢。尤其是直流無刷電機一直無法投入商業運營，伴隨著電子技術的日新月異，直至近幾年才慢慢投入商業運營，就其實質來說依然屬於交流電機範疇。無刷電機誕生不久，人們就發明了直流有刷電機。
  • 立錡科技推出無刷直流電機驅動應用系統解決方案
    劃重點：1、公眾號回復關鍵詞【直流電機
  • 老張談電機:NO.32 詳解Dyson(戴森)單相無刷電機
    【單相無刷電機VS三相無刷電機】首先，不得不說的是，三相無刷電機從結構上都是要優於單相無刷電機。畢竟，三相無刷電機的這項技術成熟的時間都比單相無刷電機晚，三相無刷電機擁有更有優勢的換向結構，更廣闊的功率範圍，更多元的應用場景。
  • 中大萊德:搞懂這39個電機知識,你也可以成為電機專家
    2、什麼是脈寬調製型（PWM） 優點：調速精度高、電機運轉噪聲小、效率高、調速範圍寬、電機運轉火花小（能延長電機的使用壽命）等。 缺點：抗衝擊能力差 發熱量大、幹擾大、體積大、不適合做大功率對使用環境要求高等。