欢迎您来到鑫海文
服务电话:13714267950 QQ:1364937012  手机:
|

公司新闻 知识专区 无刷小百科

AGV小车无刷驱动器操作原理及优点

来源:深圳市鑫海文科技有限公司|发布时间:2019-05-30 18:02


无刷直流(BLDC)马达正在成为AGV小车的核心驱动器,而且AGV小车领域也逐步用无刷驱动器替代了有刷驱动器。因为它摒弃了传统的电动机中使用的机械换向器日益流行,与电子装置取代它这提高了装置的可靠性和耐用性。
BLDC电机的另一个优点是它可以制造得比具有相同功率输出的电刷类型更小更轻,使得前者适用于空间紧张的应用。
缺点是BLDC电机确实需要电子管理才能运行。例如,需要一个微控制器-使用来自传感器的输入来指示转子的位置-以在正确的时刻激励定子线圈。精确的定时允许精确的速度和转矩控制,以及确保电机以最高效率运行。
本文介绍了BLDC电机运行的基本原理,并介绍了三相单元运行的典型控制电路。本文还考虑了一些集成模块-设计人员可以选择简化电路设计-这些模块专为BLDC电机控制而设计。
 

AGV小车无刷操作优点

传统电动机的电刷将动力传递给转子绕组,转子绕组在通电时转入固定的磁场。固定刷和旋转转子上的旋转金属触点之间的摩擦导致磨损。此外,由于刷子与金属接触不良和电弧放电,可能会损失电源。
由于BLDC电机省去了电刷-而不是使用“电子换向器”-通过消除这种磨损和功率损耗来提高电机的可靠性和效率。此外,BLDC电机还具有许多优于有刷直流电机和感应电机的优点,包括更好的速度与转矩特性;更快的动态响应;无噪音操作;更高的速度范围。
此外,相对于电机尺寸的扭矩传递比率更高,使其成为洗衣机和电动车等应用的理想选择,这些应用需要高功率但紧凑和轻便是关键因素。(但是,应该注意的是,刷式直流电动机确实具有较高的启动转矩。)
BLDC电动机被称为“同步”型,因为定子和转子产生的磁场以相同的频率旋转。这种布置的一个好处是BLDC电机不会经历感应电机典型的“滑动”。
虽然电机可以是单相,两相或三相类型,但后者是最常见的类型,并且是将在此讨论的版本。
 
BLDC电机的定子包括钢制叠片,轴向开槽以沿内周边容纳偶数个绕组(图1)。虽然BLDC电机定子类似于感应电机,但绕组的分布不同。
 
AGV小车驱动器图片
 
图1:BLDC电机的定子,显示带轴向绕组的开槽钢环。
转子由具有2到8个NS极对的永磁体构成。更多的磁铁对增加了扭矩并平滑了所谓的扭矩波动,使电机的功率输出平稳。缺点是控制系统更复杂,成本增加,最高速度更低。
传统上,铁氧体磁铁用于制造永磁体,但现代单元倾向于使用稀土磁体。虽然这些磁铁更昂贵,但它们产生更大的磁通密度,允许转子在给定的扭矩下制造得更小。使用这些强大的磁铁是BLDC电机提供比相同尺寸的刷式直流电机更高功率的关键原因。
基本操作BLDC电机的电子换向器依次激励定子线圈,产生一个旋转电场,使转子“绕”转动。N“电气旋转”等同于一次机械旋转,其中N是磁体对的数量。对于三相电机,三个霍尔效应传感器嵌入定子中,以指示定子和转子相对于控制器的相对位置,以便它能够以正确的顺序和正确的时间激励绕组。霍尔传感器通常安装在设备的非驱动端(图2)。
霍尔传感器嵌入驱动器
图2:霍尔传感器嵌入BLDC电机的定子中,以确定绕组激励顺序。
当转子磁极通过霍尔传感器时,会产生高(对于一极)或低(对于相反极)信号。如下面详细讨论的,可以通过组合来自三个传感器的信号来确定换向的确切顺序。
由于绕组通过相关磁场的运动,所有电动机都产生电压电位。这种电位被称为电动势(EMF),根据伦茨定律,它在绕组中产生电流,其磁场与磁通量的原始变化相反。简而言之,这意味着EMF倾向于抵抗电动机的旋转,因此被称为“后”EMF。对于给定的固定磁通量和绕组数量的电动机,EMF与转子的角速度成比例。
但是反电动势虽然增加了一些“拖动”电机,但可以用来获得优势。通过监控反电动势,微控制器可以确定定子和转子的相对位置,而无需霍尔效应传感器。这简化了电机结构,降低了成本,并且消除了额外的布线和与电机的连接,否则将需要支持传感器。当存在污垢和湿气时,这提高了可靠性。但是,固定电机不会产生反电动势,因此微控制器无法在启动时确定电机部件的位置。解决方案是以开环配置启动电机,直到为微控制器产生足够的EMF来接管电机监控。这些所谓的“无传感器”BLDC电机越来越受欢迎。

鑫海文长期致力于无刷电机方案的研发,微型无刷电机的研发生产。鑫海文拥有丰富开发应用经验的专业研发技术团队。选择鑫海文,个性化定制专业解决方案。
本文由鑫海文(www.wsqdfa-bldc.com)原创首发,转载请以链接形式标明本文地址或注明文章出处!