在需要避免磨损的应用中——出于医疗或半导体技术领域纯度的原因,或者因为长使用寿命是绝对必要的,采用“无刷”(即“电子”换向)是合适的。在无刷电机中,不可能通过滑动触点建立电气连接。因此,在定子中加入了绕组,永磁体在定子中旋转。采用这种换向方式时,对触点施加的电压以电子方式进行控制。这里,定子中的电流必须与电枢的位置精确匹配。转子的位置通常借助传感器来确定。为了驱动无刷电机,使用传感器和控制器产生电子换向信号。这里有许多不同的过程。具体描述如下:
无刷换向
在非常小的电机中,没有足够的空间放置霍尔传感器或编码盘。传感器系统的体积将超过驱动器本身的体积。这个问题通过所谓的无传感器换向来加以解决。在无刷直流电机中,通常会处理和评估由磁场在绕组中反向感应的反电动势。因此,既可以获得电机换向所需的信号,也可以获得包含速度信息的信号。然而,这一原理仅在超过特定速度时才会有效,因为低速时的电压信号很弱,并且在静止时实际上为零,从而导致转子位置信息被中断。
块换向
在块操作中,所谓的数字霍尔传感器仅提供关于下一步将要打开或关闭的股线的信息。所以传感器信号是矩形的。因此,在三根股线中,会有六种可能的转换组合。这些相对简单的电子组件不仅能够确保低磨损,而且还有助于实现高起动转矩和高速度。
正弦换向
霍尔传感器可以像编码器一样使用,在绕组中产生正弦控制电压或正弦电流。虽然非常高且恒定的电流是理想的结果,因为这样可以产生高转矩,但不对称可能导致电流反向期间的中断。从而造成转矩波动。由于电流的突然变化与电压的感应(反电动势或反EMF)有关,所以可能发生与磁场的相互作用,从而在轴承中产生力。这意味着磨损增加,并且在某些情况下,还可能导致额外的噪音。使用正弦电流可以避免这种影响。电流反转发生在电流无论如何都会通过零线的时刻。因此,正弦换向会产生特别低的噪声和最小的转矩波动。对于采用罩式电枢原理的电机,由于惯性通常非常低,这些特性非常重要。它们在低速时的表现非常出色。