BLDC Motor

又稱: Brushless DC Motor, Brushless Motor
類別: Actuation & drivetrain › Motors
標籤: motors, actuation

以電子換向、提供高效率與可靠致動的無刷直流馬達。

定義

無刷馬達以電子換向取代機械電刷。優點包括效率更高、壽命更長、散熱更好、噪音更低。是現代機器人致動器的主流。

為何重要

無刷馬達主導現代機器人領域，因為它們提供高扭矩密度與長壽命，沒有會磨耗的碳刷。代價是複雜度：不能只給它們一個電壓就讓它運轉，而是需要一個依正確順序為繞組通電的電子控制器，這代表每一顆無刷馬達都需要驅動器，通常還需要位置感測器。正因如此，它們是以系統的一部分而非單一元件的形式出現，其成本實際上是馬達加上電子電路的成本。

主要應用

無人機與多旋翼的推進
腿式機器人的準直驅關節
移動底盤的輪轂與車輪驅動
需要可回驅性的高效能機器手臂關節
需要平順低速扭矩的雲台與攝影機穩定器
電動車與電動滑板車的牽引，同樣的零件也被重複用於機器人

實際應用

無人機推進、準直驅的腿部關節與現代機器人的輪轂，幾乎全都是無刷馬達。磁場導向控制讓它們可以用於機器人，而不只是用來旋轉：它依轉子位置平順地換向，在低速時提供精細的扭矩控制，而不是較簡單的方案所產生的頓轉。這就是為什麼 ODrive 與 SimpleFOC 等開源控制器變得如此重要：它們讓小型團隊也能取得工業等級的馬達控制。

常見誤解

無刷馬達可以像有刷馬達一樣驅動：它需要電子換向控制器才能運轉
KV 越高越好：KV 描述的是每伏特的轉速，高 KV 馬達提供的扭矩較少，這對大多數關節來說是錯誤的取捨
無感測器控制永遠足夠：它在低速與靜止時表現不佳，而這正是機器人關節運作的範圍
成本在於馬達本身：驅動器、編碼器與散熱設計的成本經常超過馬達

誰需要了解

任何以馬達元件設計關節或驅動系統的人
在無刷馬達、步進馬達與減速伺服致動之間做選擇的工程師
為客製機器人挑選馬達控制器的製作者
想了解磁場導向控制為何重要的學生
任何比較馬達規格、發現 KV 與扭矩看似矛盾的人

影片

Brushless DC Motor, How it works?: Learn Engineering

維基百科

直流無刷電動機

Open Source Robotics