了解無刷直流電機系統(tǒng)

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

有刷電機又稱直流電機或碳刷電機，常說的直流電機就是指有刷直流電機，它采用機械換向，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。

步進電機又稱為脈沖電機，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的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

無刷電機在某些領域也稱直流變頻電機(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)子無刷電機和內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機之分。

我認識的一些更勇敢的電機驅(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)其輸入機制而不是特定的電機類型對每個電機進行分類。我承認，這是一個非常聰明的答案。在電機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，即使響應并不總是適合三個不同的類別。在這篇技術文章中，我將介紹一種看待電機分類的新方法。

我最近對我們應該按功能對電機進行分類的想法著迷。許多應用程序使用不同種類的電機，具體取決于設計人員的心血來潮，但相同的電機解決方案甚至可能不適用于使用相同類型電機的不同應用程序。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：你可以用步進電機實現(xiàn)一個平移-傾斜-變焦 (PTZ) 相機軸，一個無刷直流電機甚至有刷直流電機。無刷直流電機也是吊扇中最常見的電機類型。但是您不能對這兩種終端設備類型使用相同的無刷直流電機解決方案。吊扇驅(qū)動電路，無論其性能多么出色，對于 PTZ 攝像機來說都是一個糟糕的選擇，并導致產(chǎn)品無法正常工作。為什么我會知道這個?直覺上，我認識到(您可能也知道)吊扇電機的“功能”和 PTZ 攝像機電機的“功能”非常不同，盡管兩者都使用無刷直流電機。從應用的角度來看，電機功能必須有一個屬性，可以幫助建立不同的電機類型分類。

那么這些電機實際上在做什么呢?吊扇的作用是勻速旋轉(zhuǎn)，使房間內(nèi)的空氣流通。云臺攝像機的功能是將攝像機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。用戶通過按下扳機來控制鉆頭的扭矩，也許是通過墻釘鉆一點。這些電機有非常不同的實現(xiàn);因此，我對“三種電機類型是什么?”的回答 是一個強調(diào)的“速度、扭矩和位置”。請看下面的表 1。

我不會說不可能，但這幾乎是不可能的。由于位置控制系統(tǒng)主要以零速運行，因此沒有可感應的反電動勢，因此沒有無傳感器信號來關閉環(huán)路。

表 1：速度、扭矩和位置匯總