RC有感无刷电机拆解,原理讲解、FOC匹配以及检验与换向方法

目录
拆解
信号线解释
Odrive匹配
检验与换向
有感电机是遥控车用无刷电机中的特殊品种,仅增加一组传感器线,它就克服了无刷电机难起步的问题,提供更平顺的动力,从而用于漂移车、越野车等。网络上对该电机结构的深入讨论较少,笔者拆解了手头漂移车用的好盈酷跑电机,详细介绍有感电机的构造与调整。

拆解
电机由前盖上三颗m3长螺丝固定,拧下即可取下前盖,并拔出转子。

可用看到,酷跑3650的转子是单块柱形磁铁,这种结构不会爆转子,适合高速模型使用。取下后盖就能够看到有感电机特有的传感器,以及传感器线的ABCT四根信号线线序。

下面,我们将逐步揭开ABCT四根线的作用。
信号线解释
首先测量T线。T线的作用是反馈温度。一个热敏电阻连接在负极和T线之间。


ABC线对应的则是霍尔传感器,用于反馈转子的旋转位置。如下图所示的具有三个引脚的贴片即霍尔传感器。在两个电源引脚通电的情况下,特定磁极扫过它将会使它的第三个引脚产生一个高电平信号。

下面,我将转子插回去,给传感器通入4.8v电源(与电调电源输出相同),并用一小片磁铁来标明转子磁极方向,用电压表分别测量abc三根传感器线和负极之间的电压,观察abc分别对应的霍尔传感器。



结论如下:
A相高电平:

B相高电平:

C相高电平:

至此,我们以及了解了有感电机的传感器构造。下面,我们尝试用Odrive来驱动这个电机。
Odrive匹配
装好电机,连接odrive。使用odrive的5v输出给传感器供电。传感器abc线分别连接odrive的abz编码器线接口。

打开odrive GUI,先用在向导里设置。
选择控制板类型

设置刹车电阻

校准电机

选择霍尔编码器

后面的先不管,点击finish退出向导,开启一个编码器位置采样,用手拨动电机,可用看到位置信息发生变化


设置编码器和电机参数。因为转子是单磁铁、两级,所有极对数是1。电机有三个霍尔传感器,每个霍尔传感器有高低电平两种状态,所以cpr数为1*3*2=6

cpr数很低,意味着数据跳动比较大。为了取得平稳控制,应使用低一些的带宽

内转子电机转子惯量小,速度环pi参数适当减小

校准编码器,开启速度模式,开启闭环控制。现在发送速度指令,就能看到电机平稳转动了。

设成位置控制模式,也可以让电机按固定圈数转动。只是cpr数过低,位置控制精度很低,并不适合用作伺服。
检验与换向
写到这里似乎以及讲得很清楚了。但是细心的朋友应该会发现,不仅电机的传感器线有abc编号,动力线也有,它们有什么关系呢?我们做一个简单的小实验来探究:
将bc动力线连接负极,a动力线连接正极,通电并尽快断电(以避免发热)。观察到电机转子在电流作用下跳动到一个特定角度。

此时测量abc传感器线上的电平,发现a线为低电平,其余两线为高电平。
交换动力线连接的正负极,再次通电,电机跳动,此时a线为高电平,其余两线为低电平。
得出结论:通高电平的动力线和低电平的传感器线为同样标号,通低电平的动力线和高电平的传感器线为同样标号。也就是说,传感器线和动力线具有一一对应关系。
该方法可用帮助我们判断陌生有感电机的线序,以及检验霍尔传感器是否正常工作。
众所周知,有感电机的说明书常常提到有感电机不能改变旋转方向。而基于上述实验,我们可用大胆推测:只要在交换两根动力线的同时交换对应的传感器线,有感电机就能够改变旋转方向!
下面我们进行测试,先交换ab传感器线。用镊子将塑料插头里的电极挑出,互换再插回去

将传感器线插入好盈原厂电调,再连接动力线,连接时同样交换ab两线

上电,推油,成功了!电机以有感模式反向旋转!