什么是换相?为了使三相直线电机运动起来,就必须进行相位切换,给相应的绕组通电。这种相位切换就称为换相。

为了使电机产生所需运动,需要用控制器确定所需接通的相位。确定动子在磁场所处位置最常用的方法是采用霍尔效应传感器。

Commutation

换相的过程

为理解换相的过程,可借助圆环图来解释。流经线圈组的电流呈正弦波形。下面圆环图中箭头的Y分量决定了电流的大小。箭头转一圈,电流大小呈正弦波形变化。各相电流之间相位相差120度,在图中三个箭头代表三相电流,在360度内等间距分布。

Process Of Commutation

换相方式

有几种方式可以确定(电磁)线圈在磁轨(或转子)的位置。如果不需要编码器(标尺)那么高的分辨率和精度,可采用模拟霍尔传感器来检测线圈的位置。数字霍尔传感器用于对电流进行换相。

3phasecurrent

 

优势和风险

将流经线圈的电流与永磁铁“匹配”的一个简便方法是采用霍尔传感器。该传感器可以是模拟式,也可以是数字式。模拟霍尔传感器能准确检测磁场强度。当传感器与磁极对中的时候,其信号要强一些。但在两个相反的磁极之间检测时,磁场强度等于零。数字霍尔传感器只检测正磁极(北极)和负磁极(南极),并显示数字读数“1”或“0”。当数字霍尔传感器位于同类磁极(北极或南极)上方时,会发出一个信号。

Current Graph Movement Pitch

 

同步电机换相过程就是相位切换的过程。通过相位切换,根据洛伦兹原理可让绕组交替吸引或排斥永磁铁,产生所需的运动。Tecnotion的有铁芯电机、无铁芯电机无铁芯直线电机和力矩电机都是三相同步电机。

电流产生交变后,线圈的磁场方向反转。线圈磁场和永磁铁(或转子)相互作用,由此产生运动。

模拟霍尔模块

直线电机采用光学编码器和光栅尺来做到非常精确的定位控制。在不需要高精度控制位置的应用场合,可换用模拟霍尔模块来定位。该模块采用磁道(而非标尺)作为直线刻度。该模块安装到有铁芯直线电机上非常方便,并且几乎可与所有的标准伺服控制器进行连接通讯。模拟霍尔模块所需电源为标准直流 5Vdc 的电源。

Analog Hall

数字霍尔模块

为了电子换向,我们为所有直线电机提供数字霍尔模块配件。它提供3路数字量输出,每相有120°的相位偏移,来侦测线圈和永磁体之间的电气角度。如果你的伺服控制器不支持无霍尔换向,那么这款数字霍尔模块是一种经济型选择。该数字霍尔模块需要一个4.5到28Vdc范围的直流供电电压来工作。

Digital Hall

电流换相

总结一下直线电机或力矩电机有效运动的要素:电流换相,同时可选用霍尔效应传感器。三相电流应持续。控制才能产生运动。霍尔传感器可用于确定动子在磁场中的位置,以便控制器正确换相。数字霍尔传感器有3个信号,同样在其磁距范围内呈120度间距分布。Tecnotion 数字霍尔传感器的供电电压为直流4.5V-28V,模拟霍尔传感器的供电电源为5V。

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Mike Rolink and Stefan Jansen
Application Engineers

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