无刷直流电机力矩
无刷直流电机力矩
无刷直流电机力矩是指在电机转动时所产生的力矩大小。无刷直流电机是一种新型电机，由于其高效、低噪音、长寿命等优点，已经广泛应用于机器人、航空航天、医疗设备等领域。
无刷直流电机力矩主要由电磁力矩和机械摩擦力矩组成。其中，电磁力矩是由电流通过电机线圈产生的磁场作用在电机转子上所产
生的力矩，其大小与电流大小成正比。机械摩擦力矩则是由电机转子与轴承、齿轮等机械部件之间的摩擦所产生的力矩，其大小与转速成正比。
在实际应用中，为了提高无刷直流电机力矩，可以采用增大电流、增加磁通量、改善机械结构等方式。同时，为了保证无刷直流电机的安全可靠运行，还需要注意对其温度、电压等参数的控制。
总之，无刷直流电机力矩是电机运行中的一个重要参数，对于提高电机性能和应用效果具有重要意义。
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无刷直流电机工作原理
无刷直流电机工作原理 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令
和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。 中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。 近三十年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。电枢绕组 直流电机的电磁感应的关键部件之一为导电的绕组，因为重要，故称为电枢绕组。电枢绕组是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽。电枢绕组的构成，应能产生足够的感应电动势，并
允许通过一定多电枢电流，从而产生所需的电磁转矩和电磁功率。此外，还要节省有色金属和绝缘材料，结构简单，运行可靠。 大的分类为环形和鼓形；环形绕组只曾在原始电机用过，由于容易理解故讲原理时也用此类绕组；现代直流电机均用鼓形绕组，它又分为叠绕组、波绕组和蛙形绕组。鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行较可靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。 无刷直流电机的基本原理 意法半导体的ST72141是专门用在无刷直流电机（B LDC）控制的单片机。内部包含意法半导体自有的反电动势检测专利技术，专门用于电机控制的片内外设，大大减少了电机控制系统的成本，简化了电机控制系统的设计。 ST72141是ST公司专门用于同步电机控制的一款单片机，特别适合3相无刷直流电机的控制。无刷直流电机可用于工业控制、汽车电子产品、电冰箱、空调、压缩机和风扇等产品。无刷直流电机的优点是效率高、工作噪声低、体积小、可靠性好和寿命长。
无刷直流减速电机参数
概述 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 参数 无刷直流减速电机参数分为标准参数和定制电机参数； 标准小型电机参数如下： 直径尺寸：4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、18mm、20mm、22mm、28mm、32mm、38mm； 齿轮箱材质分为：金属、塑胶材质结构； 输出转速：5-2000rpm； 减速比：5-1500； 功率：3V-24V； 输出扭矩：1gf-cm到50KGf-cm； 定制参数，即可按照项目设备需求定制无刷直流减速电机参数、规格和性能需求。
用途 小型无刷直流减速电机广泛应用在医疗器械，智能家居，机器人，汽车驱动，自动化设备，光学设备，精密仪器，工控设备等领域；按照应用方式分为：持续负载应用、可变负载应用、定位应用；在智能家居、智慧城市、机器人自动化领域均有广泛应用，通常是定制参数，规格模式。 品牌介绍 深圳市兆威机电股份有限公司成立于2001年，是一家研发、生产精密传动系统及汽车精密注塑零组件的制造型企业，为客户提供传动方案设计,零件的生产与组装的定制化服务。
无刷电机常用计算公式
电机转速n （r/min ）； 电枢表面线速度v （m/s ）； 电枢表面圆周速度Ω （rad/s ）； 电枢直径D （m ）； 电机的极对数P ； 频率f (Hz)； 每极总磁通Φ （Wb ）； a ：电枢绕组并联支路对数 电枢绕组每相有效匝数W A ； T U ?：电压损耗（开关管损耗等） 电势系数e K ：是当电动机单位转速时在电枢绕组中所产生的感应电势平均值。 转矩系数T K ：(N.m/A) 是当电动机电枢绕组中通入单位电流时电动机所产生的平均电磁转矩值。 额定功率N P ：指电动机在额定运行时，其轴上输出的机械功率（W ）。 额定电压N U ：是指在额定运行情况下，直流电动机的励磁绕组和电枢绕组应加的电压值，（V ）。 额定电流a I ：是指电动机在额定电压下，负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值，（A ）。 额定转速N n ：是指电动机在额定电压和额定功率时每分钟的转数，单位r/min. 额定转矩N T 2：是指额定电压和额定功率时的输出转矩，单位N.m 。 电机成品的已知量：额定转速N n 、p 、a 、e K 、T K 、a R 60pn f = n D v ?=60π 60 22n p f ?=?=Ωππ a n p C e ??=60 Φ?=e e C K e T C C ?=π260 Φ?=T T C K a T a a a R U E U I ?--= 功率P ：Ω=/P T 机械特性：=n 无刷直流电动机稳态特性的4个基本公式： 电压平衡方程式： T a a a a U R I E U ?+?+= 感应电势公式：n K E e a ?= 转矩平衡方程式： 20T T T em += 电磁转矩公式： a T em I K T ?=
57BLF02参数说明
12357BLF02参数说明： BLDC-5015A参数说明： BLDC系列无刷直流电机及驱动器是由常州万泰电器有限公司最新推出，针对于小功率电机拖动领域的高科技产品。随着电子技术的高速发展，电子产品的工艺和性能也不断更新和提高，本产品采用超大规模的硬件集成电路，具有高度的抗干扰性及快速的响应性，从控制性能上与传统直流电机相比又具有免维护、长寿命、恒力矩等优势。 特点 ?PWM方波脉宽调制技术，电流、速度双闭环，低速力矩大，运转平稳。?高速力矩输出平稳，最高转速达8000 rpm/min。 ?最大1：75调速比，与4对级无刷直流电机配套时，最低转速可达60rpm/min。电机级数越多，调速比越宽。 ?灵活的霍尔磁极位置设定，60°/300°/120°/240°电角度可选，适配不同规格电机。 ?提供两种调速方式：面板电位器给定、模拟量输入端子给定，方便用户使用。 ?启停、快速制动、正反转切换输入信号（光电隔离）。 ?测速输出、报警输出信号（光电隔离，OC门输出）。 ?过流、过压、堵转、电机失控报警。 产品使用：本品适合驱动峰值电流在15A以下、电源电压在50V以内的任何一款低压三相无刷直流电机，广泛应用于针织设备、医疗设备、食品机械、电动工具、园林机械等一系列电气自动化控制领域。
产品名称：BLDC-5015A 概述 BLDC系列无刷直流电机及驱动器是由常州万泰电器有限公司最新推出，针对于小功率电机拖动领域的高科技产品。随着电子技术的高速发展，电子产品的工艺和性能也不断更新和提高，本产品采用超大规模的硬件集成电路，具有高度的抗干扰性及快速的响应性，从控制性能上与传统直流电机相比又具有免维护、长寿命、恒力矩等优势。 使用范围 本品适合驱动峰值电流在15A以下、电源电压在50V以内的任何一款低压三相无刷直流电机，广泛应用于针织设备、医疗设备、食品机械、电动工具、园林机械等一系列电气自动化控制领域。 特点 ● PWM方波脉宽调制技术，电流、速度双闭环，低速力矩大，运转平稳。 高速力矩输出平稳，最高转速达8000 rpm/min。 最大1：75调速比，与4对级无刷直流电机配套时，最低转速可达60rpm/min。电机级数越多，调速比越宽。 灵活的霍尔磁极位置设定，60°/300°/120°/240°电角度可选，适配不同规格电机。 提供两种调速方式：面板电位器给定、模拟量输入端子给定，方便用户使用。 启停、快速制动、正反转切换输入信号（光电隔离）。 测速输出、报警输出信号（光电隔离，OC门输出）。 过流、过压、堵转、电机失控报警。 性能指标 电气性能（环境温度Tj＝25oC时）
永磁无刷直流电机的选型
永磁无刷直流电机的选型 永磁无刷直流电机（BLDC Motor）是一种能够将电能转换为机械能以推动机械设备运转的电动机。它具有效率高、转矩大、体积小、噪音低、寿命长等优点，被广泛应用于家电、汽车、航空航天等领域。在选型永磁无刷直流电机之前，需要考虑以下因素： 负载特性 负载特性是指负载随时间变化时的特征，包括转矩大小、工作时间、起动和停 止的频率等。根据负载特性，选择合适的永磁无刷直流电机可以保证设备的高效、稳定运行。 在选型时需要确定的是电机的所需的最大和最小转矩值、最大和最小转速范围、以及各种负载运行时间和频率，根据这些确定适合的电机型号。 动力系统 动力系统指驱动电机的电源及控制器。根据动力系统的不同，驱动电机的特性 也不同。例如，单个电池可能无法满足某些电机的特殊工作要求。如果需要更高的起动转矩、更高的动力或更精确的控制，那么需要选择更高级别的电池。 性能参数 永磁无刷直流电机的性能参数通常包括额定功率、额定电压、转速、效率、转 矩等。这些参数将直接影响电机的性能和适用范围。 在选型时需考虑设备所需的功率、转速和效率等，以及其它性能参数，以找到 适合特定应用的电机型号。 外形结构 电机的形状和尺寸是选型时需要考虑的重要因素之一。根据不同的应用需求， 需要选择不同的电机外形结构和尺寸。 例如，对于一些小型设备，需要尺寸小、重量轻的电机才能适合；对于一些大 型设备和工业机器人等则需要更大尺寸的电机才能满足要求。 成本 成本在工业领域是非常重要的，选型时需要考虑电机的成本和使用成本。往往 一个高质量、稳定性强的电机价格会较高。但该电机有更长的使用寿命，可以降低停机和更换的成本。
(完整版)无刷电机的设计最终版
9-10 直流无刷电机的设计 9-10-1直流无刷电机的概述 直流电机有无可伦比的优点，体积小，重量轻，结构简单，速度变化范围大，供源简单，移动方便，价格低廉，制造简单，工艺性好等等，是我国用量最大的一种电机。 但是直流电机由于换向的需要，因此必需要由电刷和换向器来换向。由于换向器和电刷的作用，就给电机带来各种不良的影响，如噪声，电刷运行寿命，电机干扰和电机本身体积等问题。直流电机最大的缺点是电机寿命远远不如交流电机，交流同步电机等等无刷电机。 交流电机，交流同步电机是交流供电的，由于用的是交流电源，在50HZ 的交流电源中，一对极的交流异步电机的同步理论转速是:m in /30001506060r p f n =⨯=⨯=，在交流同步电机中的同步转速也应该为m in /3000r ，如果把电源的频率调高或调低，则电机的工作转速也可以很高或者较低的。但这个电机的供源是交流电，如果把直流电源通过电路的转换，变成可以交变的波形供给交流电机或交流同步电机，那么交流异步电机或交流同步电机也可以很好的转动起来的，这就是直流无刷电机的最直观的概念。 要把直流电转换成单相或三相交变电源，在上世纪中叶还是一个非常麻烦的事，那时只有电子真空管，体积很大，输出电流很小，那时台式收音机就有12英寸的电视机那么大，无法和现在手指那么大的MP3相比拟。后来发明了半导体和相应的各种半导体技术使电子控制技术推向了一个新纪元。各种电源逆变，分配技术，换相技术的相继出现，许多高性能，高功率的半导体器件的研制成功，从而使电机领域出现了机电一体化的步进电机，直流无刷电机，并迅速在各个领域得到了广泛的应用。 当出现了永磁直流无刷电机后，就体现了它强大的生命力，永磁直流无刷电机有许多优点，如干扰小，(电路部分有一定的电磁干扰的)，运行寿命长，调速性能好，控制方法多，输出力矩大，过载能力强，调速范围宽，起动响应快，运行平稳，效率高等。永磁无刷直流电机有许多交流异步电机，步进电机和直流电机不具备的优点。它广泛应用于办公机械，电脑，音响，通风行业，自动控制，仪器仪表，汽车，国防工业等等领域，特别一提的是，在电脑中，光驱动器，硬盘，DVD 等大量用了非常精密的形式不一的永磁无刷直流电机，目前社会上人们所骑的电动自行车上的电机绝大都数是采用了永磁直流无刷电机，这个量非常可观，这些也是用得最广泛，生产量最多的直流无刷电机。永磁直流无刷电机已经在时刻影响着人们的生活，在左右人类的生活的历史。 随着控制器的小型化，模块化，以前做得较大的控制器现在可以做得更小，有的可以和电机做在一起，使永磁无刷电机使用起来那么方便，那么的得心应手。许多永磁直流电机日益被永磁无刷直流电机所替代。在电机界，研究，开发永磁直流无刷电机是一种新的趋势。这方面的论著也比以往多起来了。 9-10-2永磁直流无刷电机工作原理 从电磁原理看，电机中如果一个永磁多极磁钢的转子(一对极也可以)，外面的定子是由相对应极数的线圈组成，定子线圈如果能够产生一个单向的旋转磁场(不是脉振磁场)的话，转子因为该磁场的磁极作用而跟转，这样电机就可以转动起来，如果转子上加了个负载，为
无刷直流电机直接转矩控制技术的研究
无刷直流电机直接转矩控制技术的研究 无刷直流电机直接转矩控制技术的研究 摘要：无刷直流电机直接转矩控制技术是电机控制领域的前沿研究方向之一。本文深入探讨了无刷直流电机直接转矩控制技术的原理和应用，并对其研究进行了总结和展望。 1. 引言 无刷直流电机由于其高效、高功率密度和大转矩范围等优点，在工业和汽车行业中得到了广泛应用。直接转矩控制是一种先进的控制策略，能够在较大转矩和高动态性能的要求下实现对无刷直流电机的高精度控制。因此，研究无刷直流电机直接转矩控制技术对于提高电机控制系统的性能至关重要。 2. 无刷直流电机直接转矩控制原理 无刷直流电机直接转矩控制技术基于磁链定向控制理论，通过控制电流和转子位置来实现对电机的直接转矩控制。具体而言，直接转矩控制技术通过采集电机的转子位置信号，并结合转子位置和转矩的模型，计算出需要输出的转矩参考值。然后，通过调整电流控制环节中的电流指令，实现对转矩的精确控制。 3. 无刷直流电机直接转矩控制技术的应用 无刷直流电机直接转矩控制技术在伺服系统、电动汽车和风力发电等领域中有着广泛的应用。在伺服系统中，通过无刷直流电机直接转矩控制技术，可以实现对负载的稳定控制，并具有较高的响应速度和跟踪误差较小等优点。在电动汽车中，无刷直流电机直接转矩控制技术可以实现对车轮转矩的直接控制，提高了电动汽车的行驶效率和驾驶舒适性。在风力发电系统中，无刷直流电机直接转矩控制技术可以实现对风力转子叶片的转矩控制，提高了风力发电系统的转能效率。
4. 无刷直流电机直接转矩控制技术的研究进展 在无刷直流电机直接转矩控制技术的研究中，目前主要存在以下几个方面的问题：1）电流和转子位置传感器的精确性对控制系统的性能有着重要影响，如何提高传感器的精确性是一个亟需解决的问题；2）电机模型的建立和参数辨识是无刷直流电机直接转矩控制技术研究的关键，目前还需要进一步研究和改进；3）实时控制算法的设计和优化是实现无刷直流电机直接转矩控制的关键，需要探索更加高效和精确的算法。 5. 结论和展望 无刷直流电机直接转矩控制技术在电机控制领域具有重要的理论和应用价值。本文通过对该技术的原理和应用进行了深入研究，并对当前存在的问题进行了总结。未来的研究方向包括提高传感器的精确性、改进电机模型的建立和参数辨识技术，以及优化实时控制算法。相信随着相关技术的不断发展和完善，无刷直流电机直接转矩控制技术将在实际应用中发挥更大的作用，并推动电机控制系统的进一步发展 综上所述，无刷直流电机直接转矩控制技术在电机控制领域有着重要的理论和应用价值。通过该技术的应用，可以提高电动汽车的行驶效率和驾驶舒适性，以及风力发电系统的转能效率。然而，在该技术的研究中仍存在一些问题，包括传感器精确性的提高、电机模型的建立和参数辨识的改进，以及实时控制算法的设计和优化。未来的研究方向应该集中在解决这些问题上，相信随着相关技术的发展和完善，无刷直流电机直接转矩控制技术将在实际应用中发挥更大的作用，并推动电机控制系统的进一步发展
直流无刷电机转矩波动原因
直流无刷电机转矩波动原因 造成无刷直流电动机转矩脉动的原因很多，主要可以分为以下五个方面： 1.电磁因素引起的转矩脉动 这是由于定子电流和转子磁场相互作用而产生的转矩脉动.它与电流波形、感应电动势波形、气隙磁通密度的分布有着直接关系。理想情况下，定子电流为方波，感应电动势为梯形波，平顶宽度为120 °电角度，电磁转矩为恒值。而实际电机中.由于设计和制造方面的原因.很难保持感应电动势为梯形波，或者平顶宽度不是120 °电角度：或者由于转子位置检测和控制系统精度不够而造成感应电动势与电流不能保持严格同步；或者电流波形偏离方波，只能近似地按梯形波变化等。这些因素的存在都会导致电磁转矩脉动的产生。抑制电磁因素引起的转矩脉动的方法有优化设计法、最佳开通角法、谐波消去法、转矩反馈法等。 (1)优化设计法。对于无刷直流电动机，磁极形状、极弧宽度、极弧边缘形状对输出电磁转矩都有很大的影啊。当气隙磁通密度呈方波分布时，即感应电动势波形为理想的梯形波时，极弧宽度增加.则电磁转矩增加，转矩脉动减小；当极弧宽度达到兀时，电机功率最大，转矩脉动为零。据此，可以通过选择合理的无电磁转矩脉动的电机磁极和极弧的设计方案，改变磁极形状，或增加极弧宽度来有效消除电磁转矩脉动。(2)最佳开通角法。通过电机优化设计可以消除电磁转矩脉动，但也有不足之处，例如：由于电机绕组的电感限制，即使电机采用恒流源供电.在换流过程中电流不能突变，流入定子绕组的电流波形也不可能是矩形波；另外.对于实际电机，气隙磁场很难保持理想的方波分布，绕组感应电动势波形也并非理想的矩形，这样就无法实现完全从硬件设计上消除电磁转矩脉动。因此.只能通过控制手段和策略来抑制转矩脉动。
无刷直流电机的电气特性测试及性能分析
无刷直流电机的电气特性测试及性能分析 随着科技的不断进步，无刷直流电机在工业制造、家用电器、航空航天、汽车等领域越来越得到广泛应用。但是，无刷直流电机的电气特性测试和性能分析一直是电机工作者所关注的热点问题。本文旨在详细介绍无刷直流电机的电气特性测试及性能分析的相关知识，以期帮助读者更好地理解无刷直流电机。 一、无刷直流电机的工作原理 无刷直流电机由转子和定子组成，其工作原理与传统的直流电机类似。转子上的磁钢通过电磁感应作用，和在定子电机的铜线产生的磁场相互作用，从而产生旋转力矩和转动力。与传统直流电机不同的是，无刷直流电机采用电子换向技术，舍弃了传统的机械换向器，从而实现了无接触、无焊接、高精度、高可靠性的控制，提高了电机的性能和效率。 二、无刷直流电机的电气特性测试 （一）伏安特性测试 伏安特性测试是指在定电压下，连续改变定电流大小，通过记录电机电压、电流和转速等参数，构建电机的伏安特性曲线。伏安特性测试可以评估电机的输出功率、效率、扭矩等性能，并通过曲线坡度分析，判断电机的负载特性和稳态特性。 （二）转速特性测试 转速特性测试指在不同负载和电压下，电机转速的变化情况。通常采用转子转速计或者编码器实时记录电机转速，通过绘制转速特性曲线，可以评估电机的机械特性，比如最大转速、最大扭矩、最大力等。 （三）效率测试
效率测试是指在不同负载情况下，记录电机的输入和输出功率，通过计算得到 电机的效率曲线。通过效率曲线可以评估电机的能量转换效率，准确判断电机的能耗和工作状态，为制定应用场景提供参考。 三、无刷直流电机的性能分析 （一）响应时间 响应时间是指电机电压、电流、扭矩等物理量变化到达稳态的时间。响应时间 主要由电机特性、控制器、传感器等参数影响，一般来说，响应时间越短，电机响应能力越强。 （二）动态特性 动态特性是指电机在不同负载下，转速、功率、效率等物理量变化速度和规律。电机的动态特性会受到传感器的影响，所以通过传感器，实时记录电机转速等关键参数，可以对电机的动态特性进行分析和评估，从而提高产品的质量和性能。 （三）机械特性 机械特性主要指电机的扭矩和输出功率等机械性能参数。通过绘制扭矩-转速 曲线，可以评估电机的扭矩、输出功率、效率等机械特性参数，准确分析电机的应用场景和工作状态。 综上所述，无刷直流电机的电气特性测试及性能分析是电机工作者所关注的热 点问题。通过对无刷直流电机进行伏安特性测试，转速特性测试和效率测试，可以评估电机的输出功率、效率、扭矩等性能。而通过响应时间、动态特性和机械特性等参数分析，可以全面评估电机的工作状态和应用场景。期望本文能有助于读者更好地理解无刷直流电机的电气特性测试及性能分析，在实际应用中发挥更大的作用。
无刷直流电机数学模型(完整版)
电机数学模型 以二相导通星形三相六状态为例，分析BLDC 的数学模型及电磁转矩等特性。为了便于分析，假定： a)三相绕组完全对称，气隙磁场为方波，定子电流、转子磁场分布皆对称； b)忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响； c)电枢绕组在定子内表面均匀连续分布； d)磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗。 则三相绕组的电压平衡方程可表示为： (1) 式中：为定子相绕组电压(V) ；为定子相绕组电流(A)； 为定子相绕组电动势(V)；L 为每相绕组的自感(H)；M 为每相绕组间的 互感(H)；p 为微分算子p=d/dt 。 三相绕组为星形连接，且没有中线，则有 (2) (3) 得到最终电压方程： (4) c e c 图.无刷直流电机的等效电路 无刷直流电机的电磁转矩方程与普通直流电动机相似，其电磁转矩大小与磁通和电流幅值成正比
(5) 所以控制逆变器输出方波电流的幅值即可以控制BLDC 电机的转矩。为产生恒定的电磁转矩，要求定子电流为方波，反电动势为梯形波，且在每半个周期内，方波电流的持续时间为120°电角度，梯形波反电动势的平顶部分也为120°电角度，两者应严格同步。由于在任何时刻，定子只有两相导通，则： 电磁功率可表示为： (6) 电磁转矩又可表示为： (7) 无刷直流电机的运动方程为： (8) 其中 为电磁转矩；为负载转矩；B 为阻尼系数；为电机机械转速；J 为电机的转动惯量。 传递函数： 无刷直流电机的运行特性和传统直流电机基本相同，其动态结构图可以采用直流电机通用的动态结构图，如图所示： 图2.无刷直流电机动态结构图 由无刷直流电机动态结构图可求得其传递函数为:
无刷直流电动机数学模型
直流无刷电动机数学模型 以二相导通星形三相六状态为例，分析BLDC 的数学模型及电磁转矩等特性。为了便于分析，假定： a)三相绕组完全对称，气隙磁场为方波，定子电流、转子磁场分布皆对称； b)忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响； c)电枢绕组在定子内表面均匀连续分布； d)磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗。 则三相绕组的电压平衡方程可表示为： (1) 式中：为定子相绕组电压(V) ；为定子相绕组电流(A)； 为定子相绕组电动势(V)；L 为每相绕组的自感(H)；M 为每相绕组间的 互感(H)；p 为微分算子p=d/dt 。 三相绕组为星形连接，且没有中线，则有 (2) (3) 得到最终电压方程： (4) L-M L-M L-M r r r i a i b i c e a e c e b 图.无刷直流电机的等效电路 无刷直流电机的电磁转矩方程与普通直流电动机相似，其电磁转矩大小与磁通和电流幅值成正比
(5) 所以控制逆变器输出方波电流的幅值即可以控制BLDC电机的转矩。为产生恒定的电磁转矩，要求定子电流为方波，反电动势为梯形波，且在每半个周期内，方波电流的持续时间为120°电角度，梯形波反电动势的平顶部分也为120°电角度，两者应严格同步。由于在任何时刻，定子只有两相导通，则：电磁功率可表示为： (6) 电磁转矩又可表示为： (7) 无刷直流电机的运动方程为： (8) 其中为电磁转矩；为负载转矩；B为阻尼系数；为电机机械转速；J为电机的转动惯量。 传递函数： 无刷直流电机的运行特性和传统直流电机基本相同，其动态结构图可以采用直流电机通用的动态结构图，如图所示： Ct 365/(GD^2s) Ce 1/R U(s)+ - + - T L(s) T C(s) I(s) N(s)图2.无刷直流电机动态结构图 由无刷直流电机动态结构图可求得其传递函数为: 式中：
直流无刷电机控制原理
二直流无刷电机工作原理及换向初始化 直流无刷电机在结构上与三相永磁同步电动机相同，但控制原理却与直流有刷电动机相同。直流有刷电机通过有刷换向使每个磁极下电枢导体的电流方向保持不变，从而产生能使电机连续旋转的转矩；直流无刷电机是通过电子换向使转子每个磁极下定子绕组导体电流的方向保持不变而产生能使电机连续旋转的转矩。由于采用电子无刷换向代替直流有刷电机的有刷换向，所以交流永磁同步伺服电机又称直流无刷伺服电机。 直流有刷电动机必须正确调整换向电刷的机械位置才能使电机工作正常。同样，直流无刷电机加电时必须建立正确的初始换向角，才能使直流无刷电机正常工作。确定初始换向角的过程称为无刷换向的初始化过程。为了了解换向初始化过程，必须先了解直流无刷电机的控制原理。 1. 直流无刷电机的控制原理 1.1 直流有刷电机的工作原理 直流有刷电机由定子（产生主磁场）、转子（电枢）和换向装置（换向片和电刷）组成。直流有刷电机通过有刷换向使主磁极下的电枢导体的电流方向保持不变，从而使产生转矩的方向不变，使电动机的转子能连续旋转。为了使直流有刷电动机在电枢绕组流过电流时能产生最大转矩，必须正确调整有刷换向装置中电刷的位置。下面进行较为详细的讨论。 （1）有刷换向装置的作用
有刷换向装置由电刷和换向片组成。直流有刷电机的电枢绕组为环形绕组，主磁极下的每个电枢导体连接到换向片上。换向片为彼此绝缘，均匀分布在换向器圆周上的金属片组成。电刷与换向片滑动接触。电枢电流通过电刷和连接电枢导体的换向片引入电枢绕组。电枢旋转时，电刷和换向片就象一个活动接头一样始终与主磁极下的导体连接，使主磁极下电枢导体的电流方向不变，产生使电枢连续旋转的转矩。 （2）产生最大转矩的条件 产生最大转矩的条件是：一个磁极下的所有电枢导体的电流方向一致。或者说，电枢导体产生的合成磁场与主磁场垂直。 （3）直流有刷电机的运行 直流有刷电机的运行可用四个基本方程式来描述： ①转矩平衡方程式：电流I M流过电枢绕组，载流导体在磁场中受力（受力方向用左手 法则判断），产生能使电枢连续旋转的转矩T M。转矩T M与电动机磁通Φ和电枢电流I M成正比： T M = kt*Φ*I M 对永磁电机，磁通Φ=恒值（钟形分布磁场），转矩平衡方程式可写成： T M = K T*I M 转矩平衡方程式用来计算由电枢电流产生的转矩，反之亦然。 ②电势平衡方程式：电枢转动时，电枢导体做切割磁场的运动，产生感应电动势（感 应电动势方向用右手法则判断）。由于该电动势与电流（电枢电压）方向相反（吸收电能转换为动能），故称反电势。电枢转动时产生的反电势E与电动机磁通Φ和电动机转速N成正比： E = k b*Φ*N