有无传感器对电机产生的影响

电机的启动和驱动方法可以大致分为“①有位置传感器的驱动”和“②无位置传感器的驱动”两种。

  在我们的周围使用着许多电机。比如空调、洗衣机和吸尘器等家用电器,配备了冷却风扇、硬盘和DVD的电脑,以及在汽车、电车、建筑物和工厂等我们注意不到的很多地方,大量电机在积极发挥着它们的作用。

  其中很多应用是由电机的转速和转矩控制的,电机的启动和驱动方法可以大致分为“①有位置传感器的驱动”和“②无位置传感器的驱动”两种。

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  ①电机有位置传感器的驱动:需要使用传感器来检测电机转速和旋转位置的电机驱动方法

  ②电机无位置传感器驱动:不需要上述传感器的电机驱动方式

  ①中电机有传感器进行驱动的优点:能够准确地检测到电机启动和驱动时的位置和旋转,并且通过内置硬布线逻辑控制器的电机驱动器可以实现从低速到高速平稳地电机驱动和旋转控制。缺点:必须在电机中安装霍尔元件/霍尔IC等传感器,因此需要考虑传感器的安装位置精度以及连接传感器和电机控制器的布线。

  ②中电机无传感器驱动的优点:可用来驱动物理上无法配置传感器的电机和暴露于高温、水、油等不利环境下的电机。

  缺点:因为利用速度电动势而在低速时表现不佳,并且旋转位置是通过MCU的计算而估算得来的,所以整体上的响应性能较差。另外,使用电机电流、电压和电机参数(电机绕组的R、L)取代位置和旋转检测传感器进行的估算,会受到电机个体差异的影响。

  对于无传感器驱动,还有一种方法是通过MCU之外的硬布线逻辑专用控制器,利用外部强制换向信号启动,然后将速度电动势用作位置信号。

  综上所述,每种方法都有其优点和缺点。因此,需要根据使用电机的环境、对可靠性的需求程度以及电机负载的类型(恒定转矩,恒定输出,平方转矩)等,选择一种适合于所需特性的电机驱动方法。

  另外,我们再详细聊聊无刷电机和有刷电机的区别。

  结构上,无刷电机和有刷电机有相似之处,也有转子和定子,只不过和有刷电机的结构相反;有刷电机的转子是线圈绕组,和动力输出轴相连,定子是永磁磁钢;无刷电机的转子是永磁磁钢,连同外壳一起和输出轴相连,定子是绕组线圈,去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷,故称之为无刷电机。

  有刷电机的缺点:

  1、摩擦大,损耗大

  老模友们在以前玩有刷电机的时候都碰到这个问题,那就是使用电机一段时间以后,需要打开电机来清理电机的碳刷,费时费力,维护强度不亚于来一次家庭大扫除。

  2、发热大,寿命短

  由于有刷电机的结构原因,电刷和换向器的接触电阻很大,造成电机整体电阻较大,容易发热,而永磁体是热敏元件,如果温度太高的话,磁钢是会退磁的,使电机性能下降,影响有刷电机的寿命。

  3、效率低,输出功率小

  上面说到的有刷电机发热问题,很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了,所以电能有很大程度转化为了热能,所以有刷电机的输出功率不大,效率也不高。

  无刷电机的优点:

  1、无电刷、低干扰

  无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

  2、噪音低,运转顺畅

  无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

  3、寿命长,低维护成本

  少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。上下一比较,就知道无刷电机相对于有刷电机的优势在哪里了,但是万事都不是绝对的,有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的,不过就无刷电机的使用方便性来看,随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争,无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段,这也极大促进了模型运动的发展。

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