电机分类
主要分为两大类:有刷电机,无刷电机
有刷电机
原理图截图来源,工作原理就是对转子线圈通电后产生磁性和外壳中的永磁体相互作用,导致转子转动。而在转子转动过程中如果不改变电流方向,那么磁性不变,转子也无法一直转动,所以通过换向器改变电流方向。
有刷电机的几个主要缺点:1,换向片/器之间的物理接触磨损,2,电流产生的磁力的有效功率太低
磨损比较容易理解,物理接触而且转子旋转一定会有磨损
有功功率低的原因
下图中转子两极性两端分别受的力方向相反,有功功率和旋转方向相同,无功功率垂直与旋转方向。以电流能量方面分析,通入的电流产生的力在无功功率方向有很大一部分,导致电流并不是全部用于转动。而换向器是不会改变转子中电流大小,相对于转子产生的磁场强度是一直不变的,所以很多能量并不是消耗在电机转动中。
无刷电机
参考
简单来说就是没有电刷和换向器。通过改变流过线圈的电流大小和方向来尽可能的把所有能量都用在转动上。所以出现很多控制理论,FOC和spwm等,可以查看参考的链接中。这里主要想介绍单相无刷电机和三相无刷电机。而无刷电机一般都是使用绕线的做为定子,而永磁体做为转子。这种情况和有刷电机刚好相反,可以想象,通电线圈不可能出现连接的东西一直在旋转。
单相直流无刷电机
参考
单相直流无刷电机,图中表示为什么叫单相,直流的原因是提供的电源是直流电源,通过驱动板让无刷电机工作所以称为直流。
三相无刷电机
参考,里面都是以三相为例,明显的标志就是引出了三条线。
图片参考
实际使用的是下面的这种连接方式,有三组线圈,那么应该有6个短线引出,但实际上每组的首尾和另一组的首尾相连,那么就是3个线引出了。而且绕组可能不只是像下面这样,每组只有两个线圈,可能有多个。
无刷电机的定位
一般使用的是霍尔传感器,通过感应永磁体的变化,来记录位置。在视频中还提到了使用线圈感应电动势,这种方式不会像霍尔一样会烧坏,但感应线圈的固定可能就是问题了。
无刷电机的速度问题
速度的来源本质还是电流产生的转动力的大小,准确的说是通过定子线圈的电流大小导致磁力大小变化。而电流大小就通过PWM控制,为了使得转向力都加在旋转方向上,可以参考FOC控制思想。