|
前几天修我们医院的一台北京产离心机,用的是无刷直流电机,以前没有接触过,专门研究了一下.谈谈体会. 直流电机最大的优点就是启动性能好,负载曲线比较硬,但成本比较高.(工艺复杂)有观点认为其维护麻烦,但我个人认为,工艺过关的前提下,它是非常可靠的,我曾经修过一台德国进口的离心机,碳刷用了5年才坏.而它是给大生化配用的.其可靠性可想而知. 异步交流电机成本低,可靠性好.但不便调速.那么,有没有一种有两种电机的优点,而没有其缺点的电机呢?有,这就是无刷直流电机.它的本质其实就是永磁同步电机,只不过是用直流换流电路将直流电源变换一下.如果你修过空调,那你可以拆一下空调的风摆电机,那就是一台微型的交流永磁同步电机.小心地撬开外壳,转子就是一块磁铁,而定子就是一个线圈,通交流电线圈就会产生旋转磁场,牵引转子转动.你可能会问,怎么启动啊?别急,仔细看定子,极掌边沿有偏离中轴线的小爪爪,奥妙就在于此,它提供了启动转矩.在大型同步电动机上,这个功能交给专门的启动线圈. 如果我们把直流电动机的电枢和磁极换位,把换向器和碳刷换成电子换向器,让旋转磁场同转子磁极保持90度相位差.那就是我们今天用的无刷直流电机.1955年,美国人哈里森提出了这种电子换向方法.感谢他,让我们骑上了电动自行车.但是1955年霍尔元件还没有发明,无法确定转子磁极的位置,也就无法为电机提供启动转矩.也无法保持旋转磁场和转子磁极之间的同步关系.因此,实际上的商品化的无刷直流电机一直到1962年才问世.今天,它已经遍布我们周围,从电动自行车到硬盘. 无刷直流电机的关键技术就是磁极位置检测,无刷直流电机的启动,调速,正反转,制动,都有赖于它.根据磁极位置检测方法的不同,无刷直流电机可分为无位置传感器无刷直流电机和有位置传感器无刷直流电机两大类. 有位置传感器无刷直流电机出现最早,也最为常用,拆开电动自行车,取下电机,可以看到8根导线,其中3根之间电阻值相同,那就是3相定子线圈.还有5根,是3个霍尔元件的公共电源和信号输出. 无位置传感器无刷直流电机靠非导通线圈切割磁力线时产生的反电动势来检测磁极位置.因此它只有3根导线,和交流同步电机没什么区别.近年来随着专用控制芯片的普及,无位置传感器无刷直流电机的应用前景一路看好.(待续)
当然，无位置传感器无刷直流电机目前主要的问题是极低速的控制问题，但随着相关控制芯片的进步，这个问题将来有望解决。
无位置传感器无刷直流电机的典型控制芯片电路TDA5142，我们可以看到电路非常简洁，19、20、21、22输入反电势信号，提供转子位置信息。1、2、4、5、23、24输出驱动信号，8为刹车控制。
| 
