無(wú)刷直流電機：如何通過(guò) 6 通道換向編碼器實(shí)現最佳效率
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在現今需要高強度伺服電機應用的電腦數值控制工具(數控機床)、電梯以及中到大型工業(yè)自動(dòng)化設備中，對于電源效率、轉矩、軸向振動(dòng)和抗噪聲能力的要求已經(jīng)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(dòng)機(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motors)，特別是無(wú)刷直流電機(BLDC，Brushless DC motors)的制造商，無(wú)不持續尋找可以通過(guò)更高速度提供更佳精確度的編碼器解決方案，并且可以穩健地在環(huán)境中運行。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201610/308235.htm為了滿(mǎn)足這一需求，對6通道換向編碼器進(jìn)行了改進(jìn)，使之達到250kHz的頻率響應、更靈活的極對數，并采用可處理軸向振動(dòng)問(wèn)題的特殊錐形軸設計，以及帶來(lái)屏蔽接地以支持苛刻工作條件要求的額外電子電路。
無(wú)刷直流電機介紹
無(wú)刷直流電機由兩個(gè)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(dòng)電路提供流經(jīng)定子繞組的相位電流，這個(gè)動(dòng)作產(chǎn)生了可以推動(dòng)轉子的不同相位磁場(chǎng)，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(huán)反饋系統如圖1所示。
無(wú)刷直流電機由兩個(gè)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(dòng)電路提供流經(jīng)定子繞組的相位電流，這個(gè)動(dòng)作產(chǎn)生了可以推動(dòng)轉子的不同相位磁場(chǎng)，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(huán)反饋系統如圖1所示。
圖1 BLDC無(wú)刷直流電機閉環(huán)反饋系統的基本框圖
增加轉子中的極對數可以提高電動(dòng)機的極對數，極對數的增加可以通過(guò)選擇正確的磁性材料或加大轉子的直徑達成。
對于直接驅動(dòng)轉矩電動(dòng)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(shí)際應用中通常使用8、10、20甚至高達30個(gè)極對數，這也逐漸成為這類(lèi)型電動(dòng)機應用的常見(jiàn)配置。
無(wú)刷直流電機的應用要求
無(wú)刷直流電機在工業(yè)界中廣泛使用，高強度工業(yè)應用，如研磨、搪磨和銑削過(guò)程的數值機床，就需要最小紋波的穩定轉矩；然而在中大型工業(yè)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(guān)鍵的考量。另一方面，對于電梯用的牽引電動(dòng)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(dòng)，也就是降低轉矩紋波，無(wú)刷直流電機的極對數就必須隨著(zhù)轉矩一同提高。通常，高轉矩電動(dòng)機搭配強大的稀土磁體，像釹鐵硼(Nd-Fe-B)，電動(dòng)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(cháng)度。作為示例，1m直徑和6英寸長(cháng)的極對就經(jīng)常應用在電梯驅動(dòng)系統中。
對于高強度應用以及中到大型工業(yè)自動(dòng)化設備，電動(dòng)機轉距就成為考量的關(guān)鍵因素，通常，用來(lái)改善功率因數、效率和電動(dòng)機轉矩大小的方法是提高轉子的極對數和定子的繞組。
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