探索直流无刷电机发展方向自然界中的电机基础知识入门
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SoC硬件化转变。它具备良好的外部特性,可以在低速状态下输出大量的转矩,其速度范围广泛,无论是在任何速度下都能够实现全功率运行。
一、直流无刷电机控制方案三大发展趋势
芯片向高集成方向发展,电机驱动控制芯片从最初完全分离,逐渐集成了运放和比较器、预驱动、电源和MOSFET,最终达到全集成模块,这表明高度集成是芯片发展的一个核心趋势。
控制算法向SoC硬件化发展,从性能和复杂度两个维度来看,电机控制算法走过了从120度方波控制到有感SVPWM,再到有感FOC最后是无感FOC控制算法的道路。随着其复杂性的提升开发门槛也越来越高,因此为了降低开发难度,使用户能更容易地使用最新最优的控制方案,通过硬件化实现这一目标已经成为必然趋势。早期MCU纯软件开发已被智能集成的硬件替代,如ASIC化、高级数字信号处理单元(MDU)、CORDIC等技术,使得电子产品更加精简且功能强大;峰G科技推出了业界首个内置全FOC功能芯片FT8213和FT8215,它们不仅内置Rdson 1Ω驱动MOS,还具有高度集成性少需外围元器件噪声小转矩稳定可配置客户参数等多项优势。
直流无刷电机正在朝超高速方向演进,一方面技术不断进步为产品带来了更多可能性;另一方面市场需求变化决定了技术走向。通过运行无感FOC算法,从最高频率300HZ迅速提升至4500HZ,而峰G科技研发的一些吸尘器采用了26.4万转以上的no-load speed,并且航模应用中可以达到78万转以上,可见未来高转速甚至超高速将成为不可避免的事实。
二、直流无刷电机所具备的一些好处包括:
外特性出色,在低速状态下能够提供大的起动扭矩。
速度范围宽泛,即使在任何速度下也能进行全功率运行。
效率高等效能,对拖拉系统表现出色。
再生制动效果卓越,因为其转子采用永磁材料,当进行制动时可以进入发电模式。
体积小功率密度高,便于工程设计与实际应用。
无需机械换向器,全封闭结构防止灰尘侵入提高可靠性。
相比异步电机而言,其驱动策略简单易行。