서보 시스템을 브러시 모터에서 브러시리스 모터로 전환해야합니까?

서보 시스템에 브러시 모터를 사용하는 로봇이 있습니다. 이들은 131 : 1 유성 기어 박스가있는 Maxon 3W 모터입니다. 모터는 1kHz PID 컨트롤러를 실행하는 PIC 마이크로 컨트롤러로 제어됩니다. 서보는 저속 고 토크 적용을위한 것입니다. 센서와 모터 사이에 상당한 반발이 있습니다.

Maxon은 동일한 크기의 12W 브러시리스 모터를 제공합니다. 토크는 두 배가되고 열 방출은 향상되며 효율은 높아집니다.

분명히 문제는 더 복잡한 구동 전자 장치가 필요하다는 것입니다. 또한 브러시 모터가 서보 응용 분야에 더 좋다고 언급하는 이유를 들었지만 두 사람은 그 이유를 설명하지 못했습니다.

• 다른 사람이 이런 종류의 시스템을 구현 했습니까?
• 서보 모터에 브러시 모터를 사용할 때 문제가 있습니까?
• 3 개의 일체형 디지털 홀 센서 만 있고 인코더가없는 경우 저속으로 서보 할 수 있습니까? (돈과 공간 비용으로 인해 인코더를 추가하지 않는 것이 좋습니다)
• 토크 리플이 문제가 될 가능성이 있습니까?

브러시 모터는 서보 시스템에 더 쉽지만 더 좋지는 않습니다. 많은 고급 서보 시스템은 브러시리스 / AC입니다.

3 개의 홀 센서만으로 저속에서 모터를 제어 할 수 있습니다. 특히 저속에서 사다리꼴 정류를 원하지 않으므로 인코더를 추가하거나 필요한 경우 로터 위치를 추정 할 수 있습니다.

홀 / 전류 센서만으로 로터 위치를 추정 할 수 있지만 외부 교란이 많은 경우에는 잘 작동하지 않습니다.

토크 리플은 문제가되지 않을 것입니다. 물론 응용 분야에 따라 다릅니다. 고급 정류 방법 (정현파 또는 플럭스 벡터)은 본질적으로 토크 리플을 제거합니다.

애플리케이션 속도가 느리지 만 131 : 1 기어 박스도 사용하고 있습니다. 모터는 일반적으로 어떤 RPM을 보입니까? 모터가 정격 RPM의 30 % 이상에서 작동하는 경우 실제로 저속 어플리케이션이 아닙니다. 홀 센서조차도 그 정도의 감소를 거친 후 매우 높은 해상도이므로 모터 자체에서 저속 성능이 실제로 필요하지 않을 수 있습니다.

IMHO 현재 시스템에 센서와 모터 사이에 상당한 백래시가 있기 때문에 홀 / 사다리꼴 정류에서도 브러시리스 시스템이 더 나빠지는 것을 상상할 수 없습니다.

업계에서는 비교적 높은 유지 보수 브러시 모터보다 낮은 유지 보수 브러시리스 모터를 선호합니다. 전자는 모터 자체와 드라이브 전자 장치 측면에서 더 비쌀 수 있지만 유지 보수 비용이 오래 걸리면 일반적으로 추가 자본 비용이 발생합니다.

user65가 제안한 바와 같이 , 시스템 설계 방법과 속도 제어가 얼마나 정밀해야하는지에 따라 저속에서 토크 리플을 피하기 위해 정현파 정류가 필요할 수 있습니다.

정류 방법에 대한 비교 연구 ( The Comparison Study of the Commutation Methods for ...) 는 흥미로운 정보 정류 방법을 가지고 있는데, 이는 사용 중일 수 있습니다.

궁극적으로 엔코더 사용을 피하는 것은 잘못된 경제라고 생각합니다.

홀과는 달리 모터 회전과 관련이 없다는 장점이 있습니다. 즉, 모터 샤프트를 사용할 필요가 없습니다. 이를 기어 박스의로드 측에 배치하면 기어 박스에서 백래시의 정확한 효과를 정량화 할 수 있습니다.

이를 통해 소프트웨어에서 백래시 보정을 수행하고 이중 서보 루프 (백래시 보정을 통한 위치 추적 용 및보다 즉각적인 속도 제어용)를 실행할 수 있으며 일반적으로 고속 및 저속에서 시스템을 훨씬 더 정밀하게 제어 할 수 있습니다.