IPM的主要應(yīng)用之BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)

BLDC電機(jī)中的“BL”意為“無(wú)刷”，就是DC電機(jī)（有刷電機(jī)）中的“電刷”沒(méi)有了。電刷在DC電機(jī)（有刷電機(jī)）里扮演的角色是通過(guò)換向器向轉(zhuǎn)子里的線圈通電。那么沒(méi)有電刷的BLDC電機(jī)是如何向轉(zhuǎn)子里的線圈通電的呢？

原來(lái)BLDC電動(dòng)機(jī)電機(jī)采用永磁體來(lái)做轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子里是沒(méi)有線圈的。由于轉(zhuǎn)子里沒(méi)有線圈，所以不需要用于通電的換向器和電刷，取而代之的是作為定子的線圈。

DC電機(jī)（有刷電機(jī)）中被固定的永磁體所制造出的磁場(chǎng)是不會(huì)動(dòng)的，通過(guò)控制線圈（轉(zhuǎn)子）在其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)旋轉(zhuǎn)，要通過(guò)改變電壓來(lái)改變旋轉(zhuǎn)數(shù)。BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁體，通過(guò)改變周?chē)木€圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制通向線圈的電流方向和大小來(lái)控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。

BLDC電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖

BLDC電機(jī)將永磁體作為轉(zhuǎn)子，由于無(wú)需向轉(zhuǎn)子通電，因此不需要電刷和換向器，從外部對(duì)通向線圈的電進(jìn)行控制。BLDC電機(jī)的定子上有三個(gè)線圈，每個(gè)線圈有兩根電線，電機(jī)中共有六根引出線。實(shí)際上，由于是內(nèi)部接線，通常只需要三根線，但還是比先前所說(shuō)的DC電機(jī)（有刷電機(jī)）要多出一根。

BLDC電機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ：

1.BLDC電機(jī)的第一個(gè)特點(diǎn)是“高效率”，可以控制它的回旋力（扭矩）始終保持最大值。DC電機(jī)(有刷電機(jī))的話，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中最大扭矩只能保持一個(gè)瞬間，無(wú)法始終保持最大值。若DC電機(jī)（有刷電機(jī)）想要得到和BLDC電機(jī)一樣大的扭矩，只能加大它的磁鐵。這就是為什么小型BLDC電機(jī)也能發(fā)出強(qiáng)大力量的原因。

2.第二個(gè)特點(diǎn)是“良好的控制性”，BLDC電機(jī)可以絲毫不差的得到你所想要的扭矩、旋轉(zhuǎn)數(shù)等。BLDC電機(jī)可以精確地反饋目標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)、扭矩等，通過(guò)精確的控制可以抑制電機(jī)的發(fā)熱和電力的消耗。若是電池驅(qū)動(dòng)，則能通過(guò)周密的控制，延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)時(shí)間。

3.除此之外還有耐用，電氣噪音小等特點(diǎn)。

上述是無(wú)電刷所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，而DC電機(jī)（有刷電機(jī)）由于電刷和換向器之間的接觸，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)有損耗，接觸的部分還會(huì)產(chǎn)生火花，尤其是換向器的縫隙碰到電刷時(shí)會(huì)出現(xiàn)巨大的火花和噪音。若不希望使用過(guò)程中產(chǎn)生噪音，會(huì)考慮采用BLDC電機(jī)。

BLDC電機(jī)適用于這些方面 ：

高效率、多樣操控、壽命長(zhǎng)的BLDC電機(jī)一般會(huì)用在哪些地方呢？往往被用于能夠發(fā)揮其高效率、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，被連續(xù)使用的產(chǎn)品中。例如家電，人們很早就開(kāi)始使用洗衣機(jī)和空調(diào)了。

最近電風(fēng)扇中也開(kāi)始采用BLDC電機(jī)，并成功促使消耗電力大幅度下降。正是因?yàn)樾矢卟抛屜碾娏ο陆档?。吸塵機(jī)中也采用了BLDC電機(jī)，在某個(gè)事例中，通過(guò)變更控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)數(shù)的大幅度上升，這個(gè)事例體現(xiàn)了BLDC電機(jī)的良好控制性。

BLDC電機(jī)在工業(yè)控制方面的用途也非常廣泛，例如BLDC電機(jī)在小型機(jī)器人，尤其是在制造以外的領(lǐng)域提供服務(wù)的“服務(wù)機(jī)器人”中得到廣泛應(yīng)用?！岸ㄎ粚?duì)于機(jī)器人很重要，不是應(yīng)該使用隨電脈沖數(shù)運(yùn)行的步進(jìn)電機(jī)嗎？”或許會(huì)有人這么想。

但是在力量控制方面，BLDC電機(jī)更合適。另外，若采用步進(jìn)電機(jī)，像機(jī)器人手腕這樣的構(gòu)造要固定在某個(gè)位置需要提供相當(dāng)大的電流。若是BLDC電機(jī)，則能配合外力只提供所需的電力，從而抑制電力的消耗。

BLDC電機(jī)還可用于運(yùn)輸方面，一直以來(lái)，老年人電動(dòng)車(chē)或高爾夫球車(chē)中大多采用簡(jiǎn)單的DC電機(jī)，但最近都開(kāi)始采用具有良好控制性的高效率BLDC電機(jī)了，可以通過(guò)細(xì)微的控制，延長(zhǎng)電池的持續(xù)時(shí)間。

BLDC電機(jī)還適用于無(wú)人機(jī)中，尤其是多軸機(jī)架的無(wú)人機(jī)，由于它是通過(guò)改變螺旋槳的旋轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)控制飛行姿態(tài)的，因此能夠精密控制旋轉(zhuǎn)的BLDC電機(jī)很有優(yōu)勢(shì)。

怎么樣？BLDC電機(jī)是效率高、控制性良好、壽命長(zhǎng)的優(yōu)質(zhì)電機(jī)。但是，要想將BLDC電機(jī)的力量發(fā)揮到極致，則需要正確的控制，該如何操作呢？

要想驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)，你需要一個(gè)IPM:

IPM模塊內(nèi)部包含三相逆變電路和驅(qū)動(dòng)電路，每個(gè)橋臂導(dǎo)電角度為120度；同一個(gè)半橋上下兩個(gè)橋臂交通導(dǎo)電，各相導(dǎo)電角度依次相差120度；在任意瞬間有3個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，每次變換都在相同相上下兩個(gè)橋臂之間進(jìn)行，因此也被稱為縱向電流。按照順序控制開(kāi)關(guān)原件就可以得到輸出幅值為輸入電壓的一半，三相輸出的波形相同，只輸相位依次差120度，這樣就可以得到三相的交流電源。

三相逆變電路