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这个系列为大家详细讲下无刷直流电机的控制,从概念和原理到数学模型的计算再到控制策略,争取尽快更新完。如果有任何疑问可以私信或者评论,大家互相学习进步~
01 无刷直流电机的概念
无刷直流电机(BLDC)即无电刷和换向器的电机,又称无换向器电机或同步直流电机。BLDC输入端为直流电,但本质上其实是通过循环切换逆变器主开关实现了交流电的效果,使线圈绕组产生变化的磁场,并让电机转子受连续的转矩作用而持续转动。
三相无刷直流电机的拆解示意图
BLDC可以根据定子绕组的数量配置为单相、两相和三相,我们平时接触到的最多的是三相电机,上图是一款三相无刷直流电机的拆解示意图。
02 无刷直流电机的应用
据估计,2022年BLDC电机市场规模将达到197.6亿美元左右,随着BLDC电机技术趋于成熟,BLDC电机已经在军事、航空、工业、汽车、民用控制系统,以及家电等领域都有了广泛的应用。多见低压小功率器件,比如小型机器人、无人机、电动自行车、吸尘器、电动工具等。
下面举几个热门应用。
吸尘器/吹风机:
提到吹风机或吸尘器,大家耳熟能详的品牌就是戴森(Dyson)。戴森吹风机所宣传的“跨时代黑科技”V9智能数字电机比传统电机更小,更轻,转速更快。
戴森数字马达
不用碳刷,电机每分钟转数可达110000次,并且该电机比其他电机更小巧轻便。在戴森的数字电机采用的电机是“single-phase brushless DC motor”,本质上就是一款BLDC电机。
戴森数字马达
无人机/云台:
无人机电机控制的关键是转速和方向控制,最热门的无人机非大疆莫属。下图是无人机Spark的拆解图,可见四个角端的BLDC电机。