無刷直流電機(jī)是較為新型的電機(jī),優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面的發(fā)展
對于所有小型到中型等大小的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器來說,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇通常有刷直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)等。
有刷直流電機(jī)是原始的直流電機(jī)技術(shù),結(jié)構(gòu)最簡單、成本也最低。由于電刷與轉(zhuǎn)子間的接觸,電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)切換(換向)繞在轉(zhuǎn)子上的繞組磁場。電機(jī)的速度是施加電壓的函數(shù),因此驅(qū)動(dòng)要求不高,但管理扭矩卻很難。由于電刷磨損、需要清理維護(hù),以及可能會(huì)成為電子噪聲源(電磁干擾)等因素,工作時(shí)也存在可靠性問題。由于這些問題的存在,大多數(shù)情況下,有刷直流電機(jī)成為機(jī)器人設(shè)計(jì)中最不具有吸引力的選擇。
無刷直流電機(jī)是較為新型的電機(jī),無刷直流電機(jī)的優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面的發(fā)展:第一是采用了堅(jiān)固、體積小、低成本的永磁體;第二是使用體積小效率高的電子開關(guān)來切換流向繞組的電流?!半娮訐Q向”取代了有刷電機(jī)的機(jī)械換向來控制磁場的切換,周圍固定的切換線圈與旋轉(zhuǎn)芯上的磁鐵間的相互作用取代了有刷電機(jī)的機(jī)械換向,即利用了磁場與電場之間的相互作用。另外,相對于有刷電機(jī),其電機(jī)控制器能更好地控制電機(jī)性能。
與有刷電機(jī)相比,無刷直流電機(jī)雖然需要更復(fù)雜的控制電路但卻可以表現(xiàn)出更優(yōu)的性能。通常無刷直流電機(jī)需要配備一個(gè)位置反饋傳感器,比如霍爾效應(yīng)傳感器、光學(xué)編碼器,或者反電動(dòng)勢檢測器件。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,包括通過改進(jìn)電機(jī)控制和傳感所帶來的精確執(zhí)行將創(chuàng)造新的機(jī)遇,機(jī)器人的前景也非常可觀。傳感、控制和電機(jī)這些關(guān)鍵領(lǐng)域的革命將持續(xù)影響機(jī)器人技術(shù)的變革。
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