[導讀]在現今需要高強度伺服電機應用的電腦數值控制工具(數控機床)、電梯以及中到大型工業(yè)自動化設備中，對于電源效率、轉矩、軸向振動和抗噪聲能力的要求已經成為控制系統(tǒng)和編碼器的主要設計考量。因此，永磁同步電動機(P
在現今需要高強度伺服電機應用的電腦數值控制工具(數控機床)、電梯以及中到大型工業(yè)自動化設備中，對于電源效率、轉矩、軸向振動和抗噪聲能力的要求已經成為控制系統(tǒng)和編碼器的主要設計考量。因此，永磁同步電動機(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motors)，特別是無刷直流電機(BLDC，Brushless DC motors)的制造商，無不持續(xù)尋找可以通過更高速度提供更佳精確度的編碼器解決方案，并且可以穩(wěn)健地在環(huán)境中運行。
為了滿足這一需求，對6通道換向編碼器進行了改進，使之達到250kHz的頻率響應、更靈活的極對數，并采用可處理軸向振動問題的特殊錐形軸設計，以及帶來屏蔽接地以支持苛刻工作條件要求的額外電子電路。
無刷直流電機介紹
無刷直流電機由兩個主要部分組成，分別為轉子和定子。其中，轉子為永磁式磁鐵，定子則由以120°電子角分離，纏繞在軟金屬的電樞繞組構成。系統(tǒng)的驅動電路提供流經定子繞組的相位電流，這個動作產生了可以推動轉子的不同相位磁場，在本篇文章的討論中將把這些相位分別命名為U、V和W。典型的閉環(huán)反饋系統(tǒng)如圖1所示。
無刷直流電機由兩個主要部分組成，分別為轉子和定子。其中，轉子為永磁式磁鐵，定子則由以120°電子角分離，纏繞在軟金屬的電樞繞組構成。系統(tǒng)的驅動電路提供流經定子繞組的相位電流，這個動作產生了可以推動轉子的不同相位磁場，在本篇文章的討論中將把這些相位分別命名為U、V和W。典型的閉環(huán)反饋系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 BLDC無刷直流電機閉環(huán)反饋系統(tǒng)的基本框圖
增加轉子中的極對數可以提高電動機的極對數，極對數的增加可以通過選擇正確的磁性材料或加大轉子的直徑達成。
對于直接驅動轉矩電動機，轉矩速度比必須平坦，要維持穩(wěn)定的轉矩，也就是把轉子的紋波保持在最低，轉子中的極對數必須夠高，因此，在實際應用中通常使用8、10、20甚至高達30個極對數，這也逐漸成為這類型電動機應用的常見配置。
無刷直流電機的應用要求
無刷直流電機在工業(yè)界中廣泛使用，高強度工業(yè)應用，如研磨、搪磨和銑削過程的數值機床，就需要最小紋波的穩(wěn)定轉矩；然而在中大型工業(yè)應用中，如金屬和木材加工機械，轉矩控制和負載剛度就成為關鍵的考量。另一方面，對于電梯用的牽引電動機，穩(wěn)定的轉矩/速度比則是主要的考慮因素。
如果需要更高的轉距和效率，或更穩(wěn)定平穩(wěn)的驅動，也就是降低轉矩紋波，無刷直流電機的極對數就必須隨著轉矩一同提高。通常，高轉矩電動機搭配強大的稀土磁體，像釹鐵硼(Nd-Fe-B)，電動機直徑較大，可以加入較多極對數以及相對短許多的極對長度。作為示例，1m直徑和6英寸長的極對就經常應用在電梯驅動系統(tǒng)中。
對于高強度應用以及中到大型工業(yè)自動化設備，電動機轉距就成為考量的關鍵因素，通常，用來改善功率因數、效率和電動機轉矩大小的方法是提高轉子的極對數和定子的繞組。
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