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无刷电调就是霍尔传感器吗

发布日期:2020-06-27 07:12

  电机的分类方式有很多种,总体的分类可以分为有刷电机和无刷电机。两种电机在结构上的区别主要是和电刷。另外一点就是驱动和控制方式,如果不需要调速等控制功能,有刷电机通电就可以工作,而无刷电机需要控制器驱动才能工作。

  功率较小的有刷电机一般采用永磁方式,定子使用永磁体(一般为铷磁铁),转子使用外接电源产生磁场,通过电刷和换向器的接触将电源通入转子。电机在绕线时每组线圈是互成一定角度的,并且也是按照一定规律连接在换向器的,所以有刷电机在通电之后就会在换向器的作用下,根据当前转子所在的位置,自动选择需要通电的绕组,这样随着转子的旋转,就会自动换向,所以有刷电机的旋转是不需要电路控制的。

  对于功率较大的有刷电机,因为永磁体所能提供的磁场能力有限,会将原本定子的永磁体换成电磁激励,所以这种电机也叫做励磁电机,根据励磁方式的不同又会分为串励、并励和他励。串励电机定子和转子两个线圈串联,并励电机两个线圈并联,而他励电机定子和转子两个线圈分别供电。除了定子提供磁场的方式不同外,励磁电机和永磁有刷电机的工作原理是完全一样的。

  对于永磁有刷电机,改变转动方向只需调换输入电源的正负极即可;对于励磁电机,需要调换其中一个磁场电源的正负极。改变电机的转动方向,需要注意以下几个问题:一是部分机械结构对转向的要求,反转有可能会造成故障或损坏;二是部分电机加入了一些抗干扰的保护电路,改变电源极性时,需要注意这类电路对电源极性有无要求。

  有刷电机的调速实现起来比较容易,可以通过改变电机输入电压的方式进行调速。对于模拟电路,调节电压可以使用串联调压电路;对于数字电路,可以使用调整脉宽的方式,也就是占空比来调整最终电压的有效值。

  有刷电机由于电刷和换向器的存在,在工作时电刷会慢慢磨损,所以电刷属于易损部件,磨损到一定程度就需要更换;电刷磨下的粉末会在换向器上沉积,长时间的积累就会造成换向器的绝缘出现问题,造成接触不良。第二个缺点,由于换向器与电刷之间属于接触但是非固定,所以这种结构所能承受的电流是有限的,有刷电机的功率无法做得太高,电机转动时由于电刷与换向器的摩擦会产生比较大的噪音,并且会在电刷与换向器之间产生电火花。这种电火花一方面会产生高频干扰,影响周围的其他控制电路;另一方面对于存在易燃品的场合,电火花的产生也会带来一定的危险。

  无刷电机的工作原理无刷电机与有刷电机最大的区别就是去掉了电刷和换向器,而是将线直接引出,这样就避免了像有刷电机那样因为电刷的摩擦所带来的缺点。因为线圈的供电直接引出,就只能作为定子使用,并且还会存在一个问题,它不能像有刷电机那样根据转子的位置自动控制需要通电的线圈,而是需要电路的控制,选择当前需要通电的线圈。想要知道当前需要给哪一组线圈通电,还需要知道当前转子在什么位置。所以,有刷电机是不能够像无刷电机那样直接通电就能工作的,而是需要电路的控制与驱动。

  无刷电机的控制电路主要包含了两个主要部分,一部分是线圈的驱动,通常使用晶体管作为电子开关,通过控制不同开关管的开关组合,实现对应线圈的供电;另一部是转子位置的检测,无刷电机的转子为永磁体,检测它的位置就可以通过检测磁场的极性或者磁场通过的顺序。有一种元件能够将磁场转换为电平信号,这就是霍尔元件。无刷电机的内部通常在固定位置以互成一定角度安装有霍尔传感器(通常为三个),通过检测输出电平的顺序就可以知道当前转子的位置。所以这种电机通常有8根线根比较粗的线为电机的绕组,通常称作“相线”,另外五根线有两根为霍尔传感器的供电,三根为三个霍尔的信号输出线。

  虽然霍尔元件可以作为无刷电机转子位置的检测元件,这种电机在生活中最为常见的应用就是电动车。但是,并不是只有这一种方法能够检测转子的位置。

  无霍尔有刷电机的工作原理有刷电机最长使用的位置传感器为霍尔元件,所以这种电机叫做有霍尔无刷电机。也有一种不使用霍尔元件,而只有绕组输出的电机,这种电机叫做无霍尔无刷电机。无霍尔的电机在生活中比较常见的应用,一个是机械硬盘中的电机,另外一个就是航模中使用的电机。那么,这种电机是如何检测转子位置的呢?

  无霍尔的无刷电机因为只有三根相线引出,所以它的位置检测只能通过这三根线。线圈在通电时会产生磁性,使转子转动;同样在转子转动时,也会在定子绕组中产生电压,这种电机就是通过这个电压来检测转子位置的。控制电路通过相线输出的反电动势来判断转子位置,控制对应线圈的供电。

  无刷电调实际上就是无刷电机的控制器,或者控制电路板。这种控制器一般是航模电机专用的无霍尔无刷电机驱动板。它的作用就是用来驱动航模电机转动的,并且实现软启动、调速、刹车等附加功能。电调的控制信号输入,一般是配合遥控接收控制的,常用的一般是通过频率控制调速的。

  所以,无刷电调并不是霍尔传感器,而是电机的控制器。它并不是某个元件,而是由控制电路、驱动电路等组合而成的。并且,航模的无刷电机,基本上也是没有霍尔元件的。

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