自然界中的直流无刷电机发展方向探究揭秘其工作原理与未来走向
导语:直流无刷电机的芯片正向着高集成的方向发展,算法也在逐步向系统级硬件化转变。它的外部特性非常出色,能够在低速状态下输出大量的扭矩,并且拥有宽广的速度范围,无论是在任何速度下,都能实现全功率运行。
一、直流无刷电机控制方案三大发展方向
芯片向高集成方向发展,电机驱动控制芯片经历了从完全分离到集成运放和比较器、集成预驱动、集成电源和MOSFET,再到现在全集成模块,这说明高度集成是芯片的一个核心趋势;
控制算法向SoC硬件化发展,从性能和复杂度两个维度来看电机控制算法发展路线,从最初的120度方波控制,进而演变为有感SVPWM,再次升级至有感FOC,最终达到无感FOC控制算法。其控制算法越来越复杂,而为了降低开发门槛,使用户能够使用最新最优的控制方案,通过硬件化是必然趋势。早期MCU纯软件开发,现在被智能集成了硬件替代,从方波算法ASIC化、类正弦算法ASIC化、 集成MDU、Cordic等,一系列变化实现了电机控制算法SOC硬件化;峰G科技推出了行业首颗全内置FOC芯片FT8213和FT8215,它们内部包含Rdson 1Ω驱动MOS,只需少量外围元器件,便可获得噪声低转矩脉动小以及内置EFUSE,可以配置客户参数等;
直流无刷电机正在朝着超高速技术前进,不仅技术不断突破赋予产品更多可能性,而且市场需求变化决定了技术走向。直流无刷电机会运行于最高频率300HZ提升到了4500HZ,有些应用如吸尘器采用无感FOC策略,即使在26.4万转/分钟,也有些航模设备可以达到78万转/分钟,这显示出高转速甚至超高速成为未来不可逆趋势。
二、直流无刷直流电机有什么优势?
外特性好,在低速状态下也能提供大量扭矩,因此具有强大的起始扭矩能力;
速度范围宽泛,无论何种速度都能实现全功率工作;
效率高且过载能力强,在拖拉系统中表现卓越;
制动效果再生良好,由于其转子采用永磁材料,当需要制动时,可将其改造成发电机构;
体积小但功率密度大;
无机械换向器,全封闭结构防止尘土进入,同时提高可靠性;
相比异步電機,其驱动方式更为简单。
综上所述,无论是在芯片层面还是在功能方面,无刷直流電機都展现出极佳的性能,为各种应用带来了巨大的便利与价值。