單相無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的案例
汽車電機(jī)控制方案—單相無刷直流電機(jī)
汽車電機(jī)控制方案—單相無刷直流電機(jī)
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引言
無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子采用磁鋼勵(lì)磁，定子采用集中繞組，取消了電刷和換向器，具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)需求低的特點(diǎn)，按照其繞組相數(shù)可以將其分為單相無刷直流電機(jī)和多相無刷直流電機(jī)兩大類。
汽車上應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵、冷卻風(fēng)機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)等功率較高、轉(zhuǎn)速控制范圍較廣的使用三相無刷直流電機(jī)居多。而單相無刷直流電機(jī)被廣泛應(yīng)用于對(duì)電機(jī)啟動(dòng)性能不高、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)要求不高的小功率散熱水泵、小功率風(fēng)機(jī)中。ZLG推出的單相無刷直流電機(jī)方案適用于小功率散熱水泵，可以通過PWM單線雙向控制，適用于12V系統(tǒng)下50W左右的電機(jī)。
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認(rèn)識(shí)單相無刷直流電機(jī)
單相無刷直流電機(jī)和三相無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，定子主要由定子鐵芯和電樞繞組所組成，轉(zhuǎn)子主要由永磁體構(gòu)成。它們的轉(zhuǎn)子的永磁體被充成一定的磁極對(duì)數(shù)，定子鐵芯通常由磁軛和凸極所組成，定子上只有一相電樞繞組，其電樞繞組的具體連接方式如圖1所示。
圖1 單項(xiàng)無刷直流永磁電機(jī)的示意圖
單相無刷直流電機(jī)的定子上有一相電樞繞組W。
展開 無位置傳感器的直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
在電機(jī)靜止時(shí)，轉(zhuǎn)子的初始位置未知，需要給設(shè)定的兩相電樞繞組通以短暫的電流，使轉(zhuǎn)子磁極穩(wěn)定在這兩相繞組合成磁場(chǎng)的軸線上，以此作為轉(zhuǎn)子磁極初始位置（即預(yù)定位）。然后按定、轉(zhuǎn)子磁極間正確的空間相位關(guān)系使相應(yīng)的功率器件導(dǎo)通，并以固定的時(shí)間進(jìn)行模式切換，在這段時(shí)間內(nèi)反電勢(shì)幅值較小，不宜進(jìn)行過零檢測(cè)。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
將前述控制方案應(yīng)用在直流變頻空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，電機(jī)極對(duì)數(shù)為2，PWM載波頻率設(shè)為5kHz，最大輸出功率為2kW，調(diào)速范圍為15～～110Hz。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)啟動(dòng)平穩(wěn)，調(diào)速控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好，具有良好的控制性能。圖5是無刷直流電機(jī)三相電壓的波形，圖6是無刷直流電機(jī)三相電流的波形，從波形圖中可以看出，輸出波形具有較高的質(zhì)量，從而表明該系統(tǒng)采用的控制策略和算法的可行性和和實(shí)用性。
4結(jié)語
直流無刷電機(jī)具有效率高、功率密度大、功率因數(shù)高、體積小、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍非常廣泛。直流無刷電機(jī)的控制技術(shù)正在從傳統(tǒng)的有位置傳感器的閉環(huán)PID控制過渡到無位置傳感器的智能控制，其調(diào)速范圍、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、系統(tǒng)魯棒性等性能都在不斷提高。
在充分利用了TMS320LF240x的強(qiáng)大實(shí)時(shí)計(jì)算能力和片內(nèi)豐富的集成器件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于DSP的無位置傳感器直流無刷電機(jī)的控制方案，并給出了控制系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)。該控制系統(tǒng)具有良好的控制性能和調(diào)速性能，可以獲得較好的動(dòng)態(tài)特性和較高的穩(wěn)態(tài)精度，運(yùn)行效率高，抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
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展開 基于Saber的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)仿真
導(dǎo)讀：利用Saber仿真軟件完成無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究分析。分別對(duì)控制系統(tǒng)中的位置傳感器、電子換向器、三相逆變電路進(jìn)行研究與分析，并完成仿真模型的搭建、功能驗(yàn)證和性能分析，最后對(duì)各功能模塊進(jìn)行有機(jī)整合。完成控制系統(tǒng)的整體仿真試驗(yàn)，仿真結(jié)果證明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，其仿真結(jié)果與理論分析相吻合。
無刷直流電機(jī)是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。1955年，美國(guó)的D.Harrison等人首次申請(qǐng)用晶體管換向電路代替有刷電機(jī)機(jī)械電刷的專利，標(biāo)志這現(xiàn)代無刷直流電機(jī)的誕生。
相對(duì)于有刷電機(jī)，無刷直流電機(jī)采用電子換向代替了機(jī)械換向，轉(zhuǎn)速高，輸出功率大，壽命長(zhǎng)，散熱好，無換向火花，噪聲低，可在高空稀薄條件下工作，廣泛應(yīng)用在要求大功率重量比、響應(yīng)速度快、可靠性高的隨動(dòng)系統(tǒng)中。
隨著DSP數(shù)字控制芯片功能和速度的提高，以數(shù)字信號(hào)處理器為核心的控制電路和嵌入式控制軟件將代表無刷直流電機(jī)控制的發(fā)展方向。無刷直流電機(jī)必須和電子換向器、位置反饋器配套使用，控制更加靈活，當(dāng)同時(shí)導(dǎo)致控制硬件、算法復(fù)雜度增加。
在無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中利用數(shù)學(xué)仿真分析手段，可以更好的掌握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)是否正確，元器件、控制參數(shù)選擇匹配是否合理，從而更加有效地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
本文利用Synopsys公司的電力電子仿真軟件Saber建立了無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)的仿真分析模型，對(duì)該控制系統(tǒng)中的位置傳感器、電子換向器、三相逆變電路進(jìn)行研究與分析，完成仿真模型的搭建、功能驗(yàn)證和性能分析，最后利用整體模型進(jìn)行系統(tǒng)的仿真試驗(yàn)。
1 電機(jī)控制系統(tǒng)總體
無刷直流控制系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。
展開 用于無刷直流電機(jī)的汽車電動(dòng)直流電機(jī)控制器的工作原理
用于無刷直流電機(jī)的汽車電動(dòng)直流電機(jī)控制器的工作原理-博揚(yáng)智能
直流電機(jī)控制器的具體細(xì)節(jié)取決于電機(jī)類型（有刷、無刷、步進(jìn)）和使用該電機(jī)的設(shè)備的功能。例如，與有刷電機(jī)的工業(yè)直流電機(jī)控制器相比，用于無刷直流(BLDC)電機(jī)的電動(dòng)汽車直流電機(jī)控制器具有不同的設(shè)計(jì)和工作原理。
控制器分為數(shù)字和模擬版本。數(shù)字直流電機(jī)控制器與其模擬變體之間的主要區(qū)別在于前者包括基于微控制器(MCU)的硬件和固件。
一些直流電機(jī)控制器類型可以接收來自電機(jī)的反饋、檢測(cè)錯(cuò)誤并糾正它們，使值與設(shè)定值一致。它們被稱為閉環(huán)或反饋控制器。
或者，即使發(fā)生故障，開環(huán)或非反饋控制器也不會(huì)影響這種情況，因?yàn)樗粫?huì)檢測(cè)到故障。您可以在不需要自動(dòng)控制的簡(jiǎn)單系統(tǒng)中找到此類控制器。
開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)是控制理論的基本概念。根據(jù)電子設(shè)備的要求或復(fù)雜性，您可以實(shí)施帶或不帶反饋的控制系統(tǒng)。例如，步進(jìn)電機(jī)可以與開環(huán)控制器一起運(yùn)行。用于高性能應(yīng)用中精確定位的伺服直流電機(jī)控制器是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。
圖中顯示了閉環(huán)和開環(huán)控制系統(tǒng)的示例。在第一種情況下，機(jī)器人的電機(jī)控制器接收反饋并根據(jù)景觀條件調(diào)節(jié)速度。在非反饋系統(tǒng)的情況下，電機(jī)控制器得不到反饋。因此，機(jī)器人的速度在到達(dá)平臺(tái)時(shí)會(huì)降低。
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【干貨分享】無刷直流（BLDC）電機(jī)控制解決方案
無刷直流（BLDC）電機(jī)控制解決方案
無刷直流（BLDC）電機(jī)正迅速成為要求高可靠性，高效率和高功率體積比的應(yīng)用的自然選擇。這些電機(jī)在很寬的速度范圍內(nèi)提供大量的扭矩，并且與有刷電機(jī)具有相似的扭矩和速度性能曲線特性（盡管有刷電機(jī)可提供更大的靜止扭矩）。
BLDC電機(jī)由于消除了傳統(tǒng)直流電機(jī)換向時(shí)使用的電刷而具有顯著的可靠性。刷子磨損，降低了電機(jī)的性能，最終必須更換。相反，在額定參數(shù)范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，BLDC電機(jī)的預(yù)期壽命可超過10，000小時(shí)或更長(zhǎng)。與傳統(tǒng)裝置相比，這種壽命以及隨后的維護(hù)和備件成本的降低可以抵消電機(jī)的較高初始成本。
BLDC電機(jī)正在進(jìn)入最具成本意識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，在汽車領(lǐng)域，BLDC電機(jī)的使用正在飆升。汽車制造商尤其被電機(jī)在機(jī)械工作中轉(zhuǎn)換電能的效率所吸引，這有助于降低對(duì)車輛電力系統(tǒng)的需求（圖1）。
BLDC電機(jī)的這種興趣促使芯片供應(yīng)商為該單元的電子控制系統(tǒng)開發(fā)定制的單片芯片。本文將詳細(xì)介紹BLDC電機(jī)控制芯片 - 用于驅(qū)動(dòng)逆變橋的設(shè)備，最終激活電機(jī)線圈并控制速度和方向等參數(shù)。
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減少霍爾傳感器故障
飛兆半導(dǎo)體公司擁有BLDC電機(jī)控制的悠久歷史，最近推出的FCM8201芯片仍在繼續(xù)。該器件專為感應(yīng)BLDC電機(jī)控制而設(shè)計(jì)。（傳感電機(jī)需要霍爾效應(yīng)傳感器來指示線圈位置以輔助電子換向序列）。
展開 無刷掃振電動(dòng)牙刷中應(yīng)用的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片
電動(dòng)牙刷是一種通過電動(dòng)機(jī)芯的快速旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)，使刷頭產(chǎn)生高頻振動(dòng)，瞬間將牙膏分解成細(xì)微泡沫，深入清潔牙縫，與此同時(shí)，刷毛的顫動(dòng)能促進(jìn)口腔的血液循環(huán)，對(duì)牙齦組織有按摩效果。
電動(dòng)牙刷在高速振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)作用下，對(duì)牙齦有按摩作用，研究表明可以促進(jìn)口腔內(nèi)的血液循環(huán)。此外其新穎的外觀設(shè)計(jì)也會(huì)增加刷牙樂趣，無形中減少了菌斑和牙齦炎癥的發(fā)生，提高了潔牙效果，并在一定程度上減少齲病和牙周病的發(fā)病率。
傳統(tǒng)牙刷很難徹底清除牙菌斑，再加上刷牙方法不得當(dāng)，使刷牙的清潔作用大打折扣。實(shí)驗(yàn)證明，電動(dòng)牙刷比手動(dòng)牙刷多清除38%的牙菌斑，它的清潔能力已經(jīng)得到口腔專家的一致肯定。
電動(dòng)牙刷里裝有一個(gè)小型的電動(dòng)機(jī)，可以使刷頭來回振動(dòng)。這個(gè)小電動(dòng)機(jī)和一個(gè)可以反復(fù)充電的電池相連。在你刷牙的時(shí)候，電池中存儲(chǔ)的電勢(shì)能被轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，這一過程實(shí)際上反映了一種我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的技術(shù)。電動(dòng)機(jī)中的線圈位于一個(gè)小磁體的S極和N極之間，電流通過其中，形成一個(gè)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)排斥磁體的一極，而與磁體的另一極相互吸引，導(dǎo)致線圈被扭曲。
沿著線圈直徑的方向有一根桿，線圈和這根桿相連，當(dāng)線圈被扭曲的時(shí)候，這根桿會(huì)隨之發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。通過一個(gè)巧妙的開關(guān)裝置，電池產(chǎn)生的直流電可以每半個(gè)周期變化一次方向，于是線圈不斷和固定磁體的一極相排斥，并與另一極相吸引。通過一根偏心桿，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能被轉(zhuǎn)化成前后運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，這樣電動(dòng)牙刷的刷頭就能在你的上下牙齒間不斷振動(dòng)了。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片是包含了速度控制、力矩控制、位置控制及過載保護(hù)等功能的集成電路，可以根據(jù)輸入信號(hào)，按照內(nèi)置的算法控制電機(jī)繞組電路流動(dòng)方向，從而控制電動(dòng)機(jī)的啟停與轉(zhuǎn)動(dòng)方向。它集成了邏輯運(yùn)算電路與功率驅(qū)動(dòng)電路，利用它可以與主處理器、電機(jī)和增量型編碼器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、及繼電器等感性負(fù)載。
展開 電機(jī)設(shè)計(jì)及電機(jī)仿真APP系列之—永磁無刷直流電機(jī)仿真APP
電機(jī)的各種工作狀態(tài)和參數(shù)變化。用戶可通過調(diào)整仿真參數(shù)，快速得到電機(jī)的響應(yīng)和性能參數(shù)，從而進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化和改進(jìn)。借助仿真APP，可大大減少電機(jī)設(shè)計(jì)迭代次數(shù)和成本，提高測(cè)試效率和準(zhǔn)確性。
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永磁無刷直流電機(jī)是一種采用永磁體建立磁場(chǎng)并通過電子換向器控制電流方向的直流電動(dòng)機(jī)。由于永磁體的高磁能積和電子換向器的高效控制，永磁無刷直流電機(jī)具有較高的運(yùn)行效率和較低的能耗。因此，以其高效節(jié)能、運(yùn)行可靠、調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
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展開 直流無刷驅(qū)動(dòng)MS4932三相正弦波 DC 電機(jī)控制器 三相有感正弦波BLDC預(yù)驅(qū)動(dòng)，支持空間向量調(diào)制（SVM)
產(chǎn)品描述:
MS4932是一款三相正弦波無刷直流電機(jī)(BLDC)或永磁同步電機(jī)(PMSM)控制器。該芯片對(duì)霍爾感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，控制器可以通過開關(guān)三相轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn) PWM 交換。MS4932/MS4932N 有兩種 PWM 模式：正弦波模式和方波模式。該芯片具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)以及過溫保護(hù)，用來保護(hù)芯片及馬達(dá)不會(huì)受到損壞。
電動(dòng)汽車無刷直流 （BLDC）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模型
無刷直流 （BrushlessDirect Current， BLDC）電機(jī)是一種正快速普及的電機(jī)類型，它可在家用電器、汽車、航空航天、消費(fèi)品、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和儀器等行業(yè)中使用。正如名稱指出的那樣，BLDC 電機(jī)不用電刷來換向，而是使用電子換向。BLDC 電機(jī)和有刷直流電機(jī)以及感應(yīng)電機(jī)相比，有許多優(yōu)點(diǎn)。由于輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)體積之比更高，使之在需要著重考慮空間與重量因素的應(yīng)用中，大有用武之地。
一、構(gòu)造和工作原理
BLDC 電機(jī)是同步電機(jī)中的一種。也就是說，定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有相同的頻率。BLDC 電機(jī)不會(huì)遇到感應(yīng)電機(jī)中常見的 “差頻”問題。BLDC 電機(jī)可配置為單相、兩相和三相。定子繞組的數(shù)量與其類型對(duì)應(yīng)。三相電機(jī)最受歡迎，使用最普遍。本文主要討論電動(dòng)汽車應(yīng)用中的三相電機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子型BLDC電機(jī)是典型的BLDC電機(jī)的一種，其外觀與內(nèi)部構(gòu)造如圖1所示，。帶刷DC電機(jī)（以下稱為DC電機(jī)）的轉(zhuǎn)子上有線圈，外側(cè)放有永磁體。BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有永磁體，外側(cè)是線圈。BLCD電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有線圈，是永磁體，因此沒有必要在轉(zhuǎn)子上通電。實(shí)現(xiàn)了不帶通電用的電刷的“無刷型”。另一方面，與DC電機(jī)相比，控制也變得更難了。并不是只要將電機(jī)上的電纜接上電源就好了。本來就連電纜數(shù)目都不一樣。和“將正極（+）和負(fù)極（-）連上電源”的方式不同。
圖1 BLDC電機(jī)的外觀及內(nèi)部構(gòu)造
1.定子
BLDC 電機(jī)的定子由鑄鋼疊片組成，繞組置于沿內(nèi)部圓周軸向開鑿的槽中（如圖 2 所示）。定子與感應(yīng)電機(jī)的定子十分相似，但繞組的分布方式不同。多數(shù)BLDC 電機(jī)都有三個(gè)星型連接的定子繞組。這些繞組中的每一個(gè)都是由許多線圈相互連接組成的。在槽中放置一個(gè)或多個(gè)線圈，并使它們相互連接組成繞組。
展開 對(duì)輸入進(jìn)行脈寬調(diào)制來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的刷式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器-SS6548D
刷式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由定子、轉(zhuǎn)子和電刷三部分組成。定子產(chǎn)生固定磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子攜帶電流在磁場(chǎng)中受力旋轉(zhuǎn)，電刷則負(fù)責(zé)將直流電源引入轉(zhuǎn)子繞組，實(shí)現(xiàn)電流換向。當(dāng)電流通過轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，會(huì)在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
刷式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但具有較高的效率和可靠性。其中，電刷是實(shí)現(xiàn)電流換向的關(guān)鍵部件，通常由碳材料制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐磨性。此外，直流有刷電機(jī)還具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，使其在各種應(yīng)用場(chǎng)合中具有廣泛的適用性。
在刷式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行過程中，電流需要不斷換向以保持轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這一過程是通過電刷與換向器的配合來實(shí)現(xiàn)的。換向器通常由多個(gè)銅片組成，與轉(zhuǎn)子繞組相連。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)，電刷會(huì)接觸到下一個(gè)銅片，從而實(shí)現(xiàn)電流的換向。這種設(shè)計(jì)使得直流有刷電機(jī)能夠平穩(wěn)、高效地運(yùn)行。
工采電子代理的SS6548D是一款刷式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，專為工業(yè)及消費(fèi)電子設(shè)計(jì)的40V/16?A大電流直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，采用帶散熱盤的DFN5*5封裝，支持40V電壓應(yīng)用，內(nèi)置電流調(diào)節(jié)將電機(jī)電流限制到預(yù)定較大值，H橋由兩路邏輯輸入控制, 內(nèi)置低導(dǎo)通內(nèi)阻的P+N溝道MOSFET；適用于健身器材，智能化辦公，智能家具，按摩椅，工業(yè)設(shè)備及其它機(jī)電一體化電機(jī)。
能夠在寬電壓范圍（6.5?V?~?40?V）內(nèi)提供持續(xù)8?A、峰值16?A的電流輸出，并通過低導(dǎo)通電阻（典型 45?mΩ）實(shí)現(xiàn)高效能驅(qū)動(dòng),支持PWM調(diào)速（0-50kHz）和低功耗休眠模式（待機(jī)電流僅1μA）適用于對(duì)功率密度和系統(tǒng)可靠性要求較高的場(chǎng)合。
展開 無刷直流電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)的發(fā)展
1、引
言
直流電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但普通的直流電動(dòng)機(jī)由于需要機(jī)械換相和電刷，可靠性差，需要經(jīng)常維護(hù)；換相時(shí)產(chǎn)生電磁干擾，噪聲大，影響了直流電動(dòng)機(jī)在控制系統(tǒng)中的進(jìn)一步應(yīng)用。為了克服機(jī)械換相帶來的缺點(diǎn)，以電子換相取代機(jī)械換相的無刷電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。1955年美國(guó)D．Harrison等人首次申請(qǐng)了用晶體管換相電路代替機(jī)械電刷的專利，標(biāo)志著現(xiàn)代無刷電動(dòng)機(jī)的誕生。而電子換相的無刷直流電動(dòng)機(jī)真正進(jìn)入實(shí)用階段，是在1978年的MAC經(jīng)典無刷直流電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的推出。之后，國(guó)際上對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了深入的研究，先后研制成方波無刷電機(jī)和正弦波直流無刷電機(jī)。20多年以來，隨著永磁新材料、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)特別是大功率開關(guān)器件的發(fā)展，無刷電動(dòng)機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。無刷直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)不是專指具有電子換相的直流電機(jī)，而是泛指具有有刷直流電動(dòng)機(jī)外部特性的電子換相電機(jī)。
無刷直流電動(dòng)機(jī)不僅保持了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)良好的動(dòng)、靜態(tài)調(diào)速特性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、易于控制。其應(yīng)用從最初的軍事工業(yè)，向航空航天、醫(yī)療、信息、家電以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域迅速發(fā)展。
在結(jié)構(gòu)上，與有刷直流電動(dòng)機(jī)不同，無刷直流電動(dòng)機(jī)的定子繞組作為電樞，勵(lì)磁繞組由永磁材料所取代。按照流入電樞繞組的電流波形的不同，直流無刷電動(dòng)機(jī)可分為方波直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）和正弦波直流電動(dòng)機(jī)（PMSM），BLDCM用電子換相取代了原直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換相，由永磁材料做轉(zhuǎn)子，省去了電刷；而PMSM則是用永磁材料取代同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組，省去了勵(lì)磁繞組、滑環(huán)和電刷。在相同的條件下，驅(qū)動(dòng)電路要獲得方波比較容易，且控制簡(jiǎn)單，因而BLDCM的應(yīng)用較PMSM要廣泛的多。
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8 件帶有無刷直流電機(jī)的推進(jìn)器 ￥5
8 件帶有無刷直流電機(jī)的推進(jìn)器。
圖解：無刷電機(jī)工作及控制原理，寫的真好
第四部分：外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)
看完了內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們來看外轉(zhuǎn)子的。其區(qū)別就在于，外轉(zhuǎn)子電機(jī)將原來處于中心位置的磁鋼做成一片片，貼到了外殼上，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，是整個(gè)外殼在轉(zhuǎn)，而中間的線圈定子不動(dòng)。外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)較內(nèi)轉(zhuǎn)子來說，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要大很多(因?yàn)檗D(zhuǎn)子的主要質(zhì)量都集中在外殼上)，所以轉(zhuǎn)速較內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)要慢，通常KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運(yùn)用的無刷電機(jī)。
順便啰嗦一下吧。無刷電機(jī)KV值定義為：轉(zhuǎn)速/V，意思為輸入電壓每增加1伏特，無刷電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。比如說，標(biāo)稱值為1000KV的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，在11伏的電壓條件下，最大空載轉(zhuǎn)速即為：11000rpm(rpm的含義是：轉(zhuǎn)/分鐘)。
同系列同外形尺寸的無刷電機(jī)，根據(jù)繞線匝數(shù)的多少，會(huì)表現(xiàn)出不同的KV特性。繞線匝數(shù)多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大;繞線匝數(shù)少的，KV值高，最高輸出電流大，扭力小。我先前測(cè)試過穿越機(jī)2204電機(jī)的極限電流，單電機(jī)能彪上25A，而2212系列電機(jī)15A都上不了。
外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)
分析方法也和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)類似，大家可以自己分析一下，根據(jù)右手螺旋定理判斷線圈的N/S極，轉(zhuǎn)子永磁體的N極與定子繞組的S極有對(duì)齊(吸引)的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)子永磁體的S極與定子繞組的N極有對(duì)齊(吸引)的趨勢(shì)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
經(jīng)典無刷電機(jī)2212 1000kv電機(jī)結(jié)構(gòu)分析。
圖為DJI 2312S電機(jī)和XXD 2212電機(jī)的(解剖圖)
其結(jié)構(gòu)如下：定子繞組固定在底座上，轉(zhuǎn)軸和外殼固定在一起形成轉(zhuǎn)子，插入定子中間的軸承。
展開 SimScape_無刷電機(jī)控制_(1)-BLDC Motor_Back EMF Voltage
SimScape_無刷電機(jī)控制_(1)-BLDC Motor_Back EMF Voltage
ANSYS Maxwell：無刷直流電機(jī)快速入門教程 發(fā)布時(shí)間：2026年1月 文件規(guī)格：MP4格式，視頻編碼為h264，分辨率1920×1080 授課語言：英語 課程時(shí)長(zhǎng)：1小時(shí)30分鐘 文件大?。?/span>
ANSYS Maxwell：無刷直流電機(jī)快速入門教程 發(fā)布時(shí)間：2026年1月 文件規(guī)格：MP4格式，視頻編碼為h264，分辨率1920×1080 授課語言：英語 課程時(shí)長(zhǎng)：1小時(shí)30分鐘 文件大?。?GB
