無感和有感無刷直流伺服電機：性能比較與選擇指南！
無刷直流電機在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，其高效、高性能的特點使其成為許多自動化系統(tǒng)的核心驅(qū)動元件。然而，無刷直流電機根據(jù)其是否搭載霍爾傳感器（即有感和無感）的不同，其工作原理和應(yīng)用場景也會有所差異。本文將深入探討有感和無感無刷直流伺服電機之間的區(qū)別，以及它們在不同應(yīng)用中的優(yōu)劣勢。
有感無刷直流電機
有感原理及優(yōu)勢
有感無刷直流電機在其結(jié)構(gòu)中搭載了霍爾傳感器，這些傳感器能夠監(jiān)測電機轉(zhuǎn)子的位置，從而實現(xiàn)精準的電流控制和換相操作。具體而言，霍爾傳感器能夠感知電機轉(zhuǎn)子位置，從而告知電機控制器應(yīng)該在何時切換線圈電流，以保持轉(zhuǎn)子在正確的位置上。
這種有感無刷電機的優(yōu)勢在于：
線性性更佳： 由于控制器能夠精確感知轉(zhuǎn)子位置，有感無刷電機的線性性更高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的速度和位置控制。
速度穩(wěn)定性強： 由于精準的位置控制，有感無刷電機在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出色，特別是在高速和高負載條件下。
響應(yīng)性更高： 控制器可以快速調(diào)整電流以適應(yīng)轉(zhuǎn)子位置的變化，從而使得有感無刷電機具有更高的響應(yīng)性。
缺陷
有感無刷電機也存在一些缺點：
造價較高： 霍爾傳感器的加入增加了電機的成本。
易受干擾： 霍爾傳感器可能受到干擾，導(dǎo)致錯誤信息傳遞，進而影響驅(qū)動系統(tǒng)的正常工作。
不易防水： 傳感器部分可能不適合防水環(huán)境，限制了一些特定應(yīng)用場景。
線長受限： 由于干擾問題，通常將驅(qū)動器與電機之間的線長限制在5米以內(nèi)。
無感無刷直流電機
無感原理及特點
無感無刷直流電機沒有內(nèi)置的霍爾傳感器，因此需要通過其他方式獲取轉(zhuǎn)子位置信息。常見的方法包括反電動勢法、電感法、磁鏈法等，其中應(yīng)用最廣泛的是反電動勢法。
無感無刷電機的特點包括：
成本更低： 無感無刷電機不需要傳感器，因此制造成本相對較低。
線長不受限制： 無感電機不受傳感器干擾問題，因此線長不受限制。
啟動難度較大： 由于缺乏精確的位置信息，無感電機在啟動時需要隨機變換電流來試圖使轉(zhuǎn)子滾動。
優(yōu)劣勢
無感無刷直流電機的優(yōu)勢和劣勢如下：
優(yōu)勢：
成本低： 無傳感器設(shè)計使其成本更低。
線長不限： 不受傳感器干擾，線長不受限制。
劣勢：
線性較差： 由于缺少準確的位置信息，無感電機的線性性能較有感電機差。
低速時抖動： 由于啟動難度，無感電機在低速時可能出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。
誤差較大： 無感電機通常在轉(zhuǎn)速反饋上誤差較大。
智創(chuàng)無感無刷電機系統(tǒng)的優(yōu)勢
智創(chuàng)公司開發(fā)的無感無刷電機系統(tǒng)采用FOC（場向量控制）技術(shù)，具備以下優(yōu)勢：
快速自學(xué)習(xí)： 該系統(tǒng)具備100秒的快速自學(xué)習(xí)能力，能夠適應(yīng)各類三相電機，幾乎無需手動調(diào)節(jié)。
雙虛擬編碼器技術(shù)： 在無激勵情況下，系統(tǒng)仍能獲取電機狀態(tài)，解決了帶載、滿載啟動抖動和失敗的問題。
空間矢量調(diào)制技術(shù)： 通過空間矢量調(diào)制技術(shù)，系統(tǒng)實現(xiàn)了啟動平穩(wěn)、大調(diào)速比、低速波動和高效節(jié)能等特點。
完備的故障保護： 系統(tǒng)具備完備的故障診斷和保護措施，包括有力矩限制功能。
通信支持： 系統(tǒng)支持標準ModBus RTU協(xié)議的RS232/RS485通信，能夠?qū)崿F(xiàn)多臺驅(qū)動器聯(lián)機運行，也支持定制CAN總線。
用戶選擇考慮因素與趨勢展望
最近一次關(guān)于無刷直流電機應(yīng)用的調(diào)查結(jié)果顯示，用戶在選擇無刷電機系統(tǒng)時，價格依然是最重要的考慮因素，占據(jù)了74%的比例。這反映了在現(xiàn)代制造業(yè)中，成本控制仍然是一個至關(guān)重要的考慮因素。其次，安裝方式和防護等級分別占32%和24%，顯示了用戶對于系統(tǒng)的可靠性和適應(yīng)性同樣十分重視。
用戶對于伺服系統(tǒng)關(guān)鍵性能的關(guān)注焦點主要集中在設(shè)置和調(diào)整軟件、轉(zhuǎn)矩慣性比以及低速時的高扭矩。這反映了用戶對于精準性能控制的要求，尤其在工業(yè)自動化應(yīng)用中，精細的控制能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果，未來半年內(nèi)有42%的用戶計劃采購伺服系統(tǒng)產(chǎn)品，其中大部分用戶希望購買成套的伺服系統(tǒng)，包括運動控制器、驅(qū)動和電機。這表明市場對于一體化解決方案的需求較大，用戶希望獲得更便捷、可靠的系統(tǒng)集成。
然而，隨著科技的不斷進步，無刷電機技術(shù)也在不斷演進。越來越多的創(chuàng)新和改進將進一步提升無刷電機的性能和適用范圍。例如，基于人工智能的控制算法、高效的能量管理技術(shù)、更精準的位置檢測方法等都有望在未來改善無刷電機的性能和穩(wěn)定性。
總之，無刷直流電機作為現(xiàn)代工業(yè)自動化的核心組成部分，其有感和無感兩種工作原理都具有一系列優(yōu)劣勢。用戶在選擇時需要根據(jù)實際應(yīng)用需求和成本預(yù)算權(quán)衡各種因素。隨著技術(shù)的進步，無刷電機系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為工業(yè)自動化和智能化發(fā)展提供強大支持。
