无感无刷电机基础

无感无刷直流电机

基础原理

作者永夜极光技术探讨QQ542255641

前言

1.本文主要讲解无感无刷直流电机的基础原理部分，后续深入理解强烈推荐<<无感无刷电调设计全攻略>>

2. 如果发现我哪些内容讲错了，请加QQ不吝指正。

永夜极光 2017年 2 月

1. 无刷直流电机基础知识

1.1 三个基本定则

搞电调不是设计电机,不要被无刷电机教材的磁路、磁导率、去磁曲线等术语吓倒，那些东西对搞电调的人来说，意义不大。对入门开发者来说，只需要记牢三个基本定则：左手定则，右手定则，右手螺旋定则。

1.1.1 左手定则--通电导体在磁场中受到力的作用

导体受力方向

1.伸开左手，使大拇指和其余四指垂直

2.把手心面向 N 极，四指顺着电流的方向，那么大拇指所指方

向就是导体受力方向。

力的大小:F = BILsinθ

B为磁感应强度（单位 T）

I为电流大小（单位 A）

L 为导体有效长度（单位 m）

F 为力的大小（单位 N），θ为： B 和I 的夹角。

1.1.

2. 右手定则--导体切割磁感线,产生感应电动势

电动势大小：E = vBLsinθ

v 为导体的运动速度（单位m/s）

B 为磁感应强度（单位 T）

L 为导体长度（单位m）

θ为B和L的夹角。

1.1.3.右手螺旋定则--通电螺线管能够产生磁场

磁场方向

1.右手握住通电螺线管

2.使四指弯曲与电流方向一致

3.大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的 N 极。

1.1.4.磁铁静止时的指向

静止时,条形磁铁方向与磁场方向相同

1.2电机基本概念

电动机: 电动机也叫马达,电动机是将电能转换成机

械能的部件。

转子: 电动机工作时转动的部分。

定子: 电动机工作时不转动的部分。

内转子电机:转子在定子内部

外转子电机:转子在定子外部

绕组: 绕组就是定子或者转子上的线圈，通电后就会形成一定

的磁场，从而推动转子旋转

磁极结构:后文的磁极只标明了表面的磁极,省略了不起作用的磁极

极数: N极,S级的总数,右图电机有6极

极对数: 一个南极(S极) ，一个北极(N极) ，算一对磁极极对数=级数÷2,右图电机有3极对

机械角度: 就是数学中的“空间几何角度”，恒等于360度。

电角度: 磁场每转过一对磁极,导体的电动势变化一个周期,定义一个周期为360°电角度。

电角度=机械角度*极对数

若电机有K对极,那么整个定子内圆有K*360°电角度,右图电机有4对极,因此一圈是360°机械角度,1440°电角度

KV值: 输入电压每增加 1 伏特，无刷电机空转转速增加值

转速=KV*电压

1.比如KV=1000,那么当输入电压10V时,空转转速就是

10000rpm (rpm=转/分钟)

2.同系列同外形尺寸的无刷电机，根据绕线匝数的多少，

会表现出不同的 KV 特性。绕线匝数多的，KV 值低，最高输出电流小，扭力大；绕线匝数少的，KV 值高，最高输出电流大，扭力小。

霍尔传感器:霍尔传感器感应磁场方向,并输出高低电平(”1”和”0”),根据霍尔传感器的输出值,就能确定转子的位置。

开环:不将控制的结果反馈并影响系统

闭环:将控制结果反馈并影响系统

死点:转子在这些位置,电机无启动力矩,

一般是转子磁场与定子磁场方向平行

软启动:使PWM的占空比缓慢上升到设定值

N,P: N槽数,P极数,这与电机的结构有关

顿感:用手转动转子，可感觉到的一顿一顿的感觉

转一周顿感的次数 = N和P的最小公倍数。比如12N8P的电机，转一周将感受24次顿感。顿感强的电机与顿感弱的电机相比，启动起来费力一些

无感无刷电机: 无感指没有霍尔传感器,无刷指没有碳刷

1.3 内转子无刷直流电机的工作原理

1.3.1转子(磁铁)受力情况分析

i.转子磁场方向与外部磁场方向垂直

通电螺旋管产生磁场,磁铁受到力的作用

此时，转子所受的力矩最大(不是力最大),转子受力转动

力矩公式(T= FLsinα),此时sinα=1,力矩最大

ii.转子磁场方向与外部磁场方向平行

此时,磁铁受力最大,力矩=0,转子不会转动

力矩公式(T= FLsinα),此时sinα=0,力矩最小

注意:N,S极可以调换位置,力不变,斥力变成引力

iii.转子从垂直位置转到水平位置

由于惯性,还会继续顺时针转动,此时改变电流方向,外部磁

场方向变化了,转子就会继续顺时针转动。这样不断改变螺

线管中的电流方向,那么转子就会不停转动,改变电流方向

这个动作就叫换相。

注意：何时换相只与转子的位置有关，而与转速无关。

1.3.

2.三相二极内转子电机结构

实际电机绕组结构很复杂,这里只对最简单的三相两极电机原理进行分析,多极电机的原理是类似的。

1.右图显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），

三个绕组以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就

引出三根线 A, B, C。

2.当三根线 A, B, C之间两两通电时，有 6 种情

况，分别是 AB, AC, BC, BA, CA, CB

3.每次通电,根据1.1.4磁铁静止指向,转子的N极趋

向于与外部合磁场方向平行

1.3.3.转动原理

注意：转子N极始终趋向于与合磁场方向平行。

图(a)中,AB 相通电，转子N极会往绿色箭头方向对齐，当转子到达图(a)中绿色箭头位置时，换相(改成 AC 相通电)，转子就会继续转动，并往图(b)中的绿色箭头方向对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，再次换相，改成 BC相通电，依此类推。当外线圈完成 6 次换相后，内转子正好旋转一周（即360°）

转一圈的换相次数

为了保持电机转动,需要不断改变电流的方向,每完成一个电周期,需要换相6次,也就是每60°电角度要换相一次(注意是电角度,不是机械角度)

2级电机: 1圈=360°电角度,转一圈换相360÷60=6次

4级电机: 1圈=720°电角度,转一圈换相720÷60=12次

正反转

改变通电的顺序就能够实现正反转

1.4.换相位置

何时换相?

换相的时候,力矩大小会突变,如果力矩波动过大,电动机就会抖动,为了减少抖动现象,就要让力矩平滑变化,因此换相的最佳位置: 最大力矩处,落后30°电角度 (电角度,不是机械角度!!!!)

为什么在最大力矩处,落后30°电角度换相?

因为每60°电角度换相一次,因此要让力矩最大点位于转子转动的中间时刻,那么在最大转矩处落后30°电角度的位置换相,换相后转子位置超前力矩最大处30°电角度,运行30°电角度后转矩最大,再运行30°电角度后换相,整个60°运行期间,转矩波动最小。

转矩:力矩

力矩最大位置:转子磁场方向与线圈合磁场方向垂直

多种换相位置的转矩波动分析

(1)如果在转矩为0时换相,那么每60°电角度的转矩的变化图像如下

一个电周期换相6次,转矩变化图像如下

(2)如果在最大转矩处换相,那么每60°电角度的转矩的变化图像如下

一个电周期换相6次,转矩变化图像如下

(3)如果在转矩最大处落后30°电角度换相(与磁场方向呈(90°机械角度 - 30°电角度)),那么每60°电角度的转矩的变化图如下

一个电周期换相6次,转矩变化图像如下

综上所述,在力矩最大处落后30°电角度换相,力矩波动最小

注意:不要混淆机械角度和电角度

假设是二级电机,那么换相时转子N极与磁场方向成90°机械角度 - 30°电角度(30°机械角度)=60°机械角度

假设是四级电机,那么换相时转子N极与磁场方向成90°机械角度 - 30°电角度(15°机械角度)=75°机械角度

1.5.获取转子位置

我们知道了转子的最佳换相位置,但是只有知道转子的实际位置,再结合理论进行判断才能正确换相,如何知道转子的实际位置呢?

有霍尔电机和无霍尔电机获取转子位置的方法并不同,有感无刷电机通过霍尔传感器获取位置,无感无刷电机有多种方法,常用反电动势法

有霍尔电机获取转子位置的方法--读取霍尔值

电机上装了3个霍尔传感器,根据不同的磁场强度,霍尔传感器的值为1(高电平),或0(低电平),如下图所示。

3个霍尔传感器,共有2*2*2=8种组合

000 001 010 011 100 101 110 111

其中000,和111是无效组合,剩下的6种组合,每种组合都确定了转子的一个位置

无霍尔电机获取转子位置的方法--反电动势法

反电动势法就是测量第三相的反电动势,因为在 AB 相通电时，A,B两相切割磁感线产生的反电动势方向不变,未通电的一相(CN)反电动势方向会改变,如下图所示

反电动势:产生的感应电动势与外加电源的方向相反,所以叫反电动势

C相电压Ec=CC’电动势+中点电压

将中点电压与Ec电压在比较器中进行比较,比较器输出会在换相后30°电角度时发生跳变(高电平变低电平,或低电平变高电平),说明转子已转过 30°电角度,到达了 t0 和 t1 中间的位置，只要再等 30°就可以换相了。

一个电周期(360°电角度),3相电机的电流和反电动势变化图

1.6.换相策略与优化

理论上比较器跳变之后30°电角度换相,问题是电机转过30°电角度到底要多久时间?实际上到底何时换相呢?

方法一: 认为电机匀速转动,记录AB通电到C相过零的时间t,后半段所需时间也是t

方法二: 检测到过零事件后，直接换相,此方法损失一点效率,但控制简单

如何控制好换相时刻来提高电机效率?

定子产生的任意方向磁场都可以被分解平行和垂直于转子磁场方向的,

正交的磁场产生旋转力,平行的磁场产生对轴承的压力,因此,一个高效的

无刷电机驱动的功能就是减少相互平行磁场,让相互正交的磁场最大

化。

矢量控制法

通过上面的分析,我们发现每60°换相一次,效率依然很低,进一步提高效率的方法就是矢量控制法。

固定的通电线圈产生固定的磁场方向，这完全由通过线圈的磁通大小和流经线圈的电流相互作用决定的。三组线圈产生的磁场形成一个合磁场,通过不断改变每相线圈的电流大小,从而改变合磁场的方向,让合磁场方向与转子磁场方向始终垂直,从而提高了效率。

本攻略不详细说明矢量控制法,感兴趣

的可以自行搜索。

电机调速原理

无刷直流电机的转速和电压是线性关系,由KV值可知,转速=KV*输入电压

单片机并不能输出可调的直流电压，于是只好变通一下，用脉宽调制（PWM）方式来控制电机的输入电压,PWM 占空比越高，等效电压就越高，转速越快

一圈要换相多少次?

每60°电角度换相一次

2对极1圈有720°电角度,换相720÷60=12次

4对极1圈有1440°电角度,换相1440÷60=24次

1.7梯形波/方波无刷电机磁感应强度 B 的分布情况

为什么反电动势波形是梯形波?

这与无刷电机的磁感应分布强度有关

梯形波无刷电机的磁感应强度

现在来看一下内转子磁感应强度的分布(图1,与图2),定义磁感应强度方向向外为正

0~A点，磁感应强度为零，然后开始线性增加

AB段: 磁感应强度不变

B~180°: B 点开始线性下降，到 180°的时候下降到零。

图1 图2

根据E=BLV,转子长度不变,在磁场内近似匀速转动,那么反电动势的波形也是梯形波

方波无刷电机的磁感应强度

不同的电机,A点位置不同。如果 A 非常接近 0°的位置，上升和下降直线就会非常陡峭，“梯形波”就变成了“方波”。根据右手定则 E=BLV的公式，在匀速转动下，各绕组产生的反电动势波形也呈方波。

与此类似，“正弦波”电机就是一种磁感应强度呈正弦波图形分布的直流无刷电机，正弦波电机的绕组结构和梯形波电机不同，进而驱动方式也不同，需要用到矢量分析法

1.8. 一种近似分析模型

之前的理论假设转子磁场的磁力线是垂直穿过绕组的导线的。但事实上，磁力线总是倾向于沿磁阻最小的路径前进，其实并不穿过导线，见下图。

图 1-21 磁力线分布（摘自《Industral Brushless Servomotors》）

如果要分析这种情况下转子的受力情况，要用到复杂的磁链路分析理论。不过，事实上

不用这么麻烦，实验证明，高深的磁链路分析方法所得到的结果，和我们上面假设磁力线穿过导线的分析方法所得到的结果，基本吻合。

1.9反电动势检测与处理

为什么 AN和 BN上产生的反电动势相加略小于电源电压(12V)?

因为线圈绕组本身的等效电阻很小（约 0.1 欧左右），如果反电动势不大的话，端电压加载在线圈绕组等效电阻上，会产生巨大的电流，线圈非烧掉不可。

t0时刻t1时刻

假设在额定转速下 AN和 BN’各产生 5.7V 的反电动势，那么它们串联起来就产生 11.4V 的反电动势，那么加载在AB等效电阻上的电压就为12 ? 11.4 = 0.6 V，最终通过绕组 AB 的电流就是 0.6 / (2 × 0.1) = 3 A

同理，CN之间也会产生 5.7V 的感生电动势；不同的是：在 AB 相通电期间，CN的感生

电动势会整个换一个方向，也即所谓的“过零点”。

由于中点电势值始终为 6V，CC’的线圈产生的感生电动势只能在以中点 6V 电势为基准

点的基础上叠加，仍旧假设在额定转速下CC’上会产生 5.7V 的感生电动势，那么 C 点的电压，变化范围就是0.3V~11.7 V；(6-5.7=0.3V , 6+5.7=11.7V)

也就是说，在 AB 相通电期间，只要一直监测电机的 C 引线的电压，一旦发现它低于

6V，就说明转子已转过 30°到达了 t0 和 t1 中间的位置，只要再等 30°就可以换相了。这时候模拟比较器的作用就来了。一旦 C相输出电压低于 6V，比较器马上可以感知并在输出端给出一个下降沿。同理，任意两相通电,第三相都可以检测出一个比较器跳变。

消磁问题

理论上比较器只会输出一次跳变,实际上比较器可能输出多次跳变,因此在软件中要进行特别的处理。

理论图:

实际图:

原因分析:

理论只考虑了切割磁力线产生的反电动势，没有考虑线圈自身的电感。在 AB 到AC 的换相过程中，由于 B 相电流突然减小，产生感应电动势，方向和电源电压相同,与切割磁感线的电动势相反，并叠加在中点之上，此时 B 端电位高于中点电位。注意(a)图中 B 线圈的感生电动势是导体切割磁力线产生的，而(b)图中的续流电动势是 B 线圈自身的电感产生的（其大小要高于切割磁力线的感生电动势大小）。当B相能量消耗完之后,切割磁感线产生的反电动势又起主要作用

实测感应电动势波形:

图中细细的直线就是假过零事件,需

要在软件中进行特别的处理

1.10无霍尔电机启动方法

三段式启动法:

(1)预定位

开始不知道转子位置,先给任意两相通电,等待一段时间后使下一个相邻状态通电(通电一次,转子可能位于死点,通电两次,转子一定会转动),这一磁场能将电机转子强行定位于这个方向上。

转子最终会停留在一个确定的位置,然后进入加速阶段

预定位的PWM占空比和时间由具体电机特性和负载决定，在实际调试中测得。若时间太短则不能保证完成，时间太长又會造成过流，必须通过反复试验制定合适的通电时间。而且若启动时的负载变化，通电时间也要变化。

(2)加速运行阶段

在经过一段时间的延时之后输出相应的PWM 调制信号，对直流无刷电机进行开环控制。由于电机的换相逻辑是外部强制输入的，PWM 的占空比过大会使电机产生过大的转矩，导致转子在运行过程中发生振荡。因此PWM 信号的占空比应该从克服转子惯性所需的最小值开始，逐渐提高，加大电机的供电电流。同时应逐渐减少换相之间的等待时间，提高电机的转速。

加速分三类,各有优缺点。：

●换相信号频率不变，逐步增大外施电压使电机加速，称为恒频升压法。

●保持外施电压不变，逐渐增高换相信号的频率，使电机逐步加速，称为恒压升频法。

●在逐步增大外施电压的同时，增高换相的频率，称为升频升压法。

升频升压法给电机施加一个由低频到高频不断加速的他控同步切换信号，而且电压也在不断地增加。通过调整电机换相频率，即可调整电机起动的速度。调整方法比较简单。但难实现，切换信号的频率的选择要根据电机的极对数和其它参数来确定，太低电机无法加速，太高电机转速达不到会有噪声甚至无法启动，算法比较困难。

此阶段电机控制是盲区。参数在调试好的时候，可以快速切换至正常运行状态；而参数不理想时，电流可能不稳甚至电机会抖动。因此，应根据电机及负载特性设定合理的升速曲线，并在尽可能短的时间内完成切换。

(3)开环控制切换到闭环控制

在加速阶段开始时，位置检测模块便开始工作，不断地检测反电动势的过零点。当连续检测到三个过零事件时，说明电机当前的转速及反电势的幅值达到了无传感器运行的要求。此时将电机切换至无位置传感器控制模式

1.11 常见问题

1.11.1为什么电机堵转,电流很大?

正常工作时,电机旋转产生反电动势,实际加在两相电阻上的电压很低,电流很小

堵转时,电压全部加在导通两相的电阻上,电流就变得很大

以上图为例,假设AB两相之间的电阻为1Ω

正常工作时,反电动势为11V,那么加在电阻上的电压是1V,电流=1V/1Ω=1A。

堵转时,反电动势为0V,加在电阻上的电压是12V,电流=12V/1Ω=12A。

1.11.2 mos驱动的死区时间是什么?有什么作用?

MOS驱动控制MOS管:

HO控制MOS上管

LO控制MOS下管

1表示高电平

0表示低电平

HO=1 , MOS上管导通

HO=0 , MOS上管截止

LO=1 , MOS下管导通

LO=0 , MOS下管截止

如果上下管同时导通,2个MOS管就烧了,因此要避免HO,LO同时为1

死区时间:下图DT是死区时间,DT保证了HO和LO不能同时为”1”(高电平)

硬件死区时间原理: 每当电平改变时,HO,LO两者中的高电平先变成低电平, 延迟DT的时间,低电平再变成高电平

1.11.3死区时间有哪几种?死区时间太短为什么会导致MOS烧坏?

死区时间分类:

硬件自带死区时间:比如MOS驱动自带死区时间

软件设置死区时间:根据死区时间的原理,在软件中延迟一定时间再改变电平

死区时间不足导致MOS管烧坏的过程分析:

1.理想情况: MOS瞬间开关

2.实际情况:MOS完全导通,关闭需要时间

1.11.4 建立I/O----MOS驱动----MOS的输入输出表

要按顺序导通MOS管,那么换相代码中就要有一个数组,专门控制引脚电平,假设导通顺序如下图所示:

4.1用逆推法,先表示出MOS的的导通顺序

U+ U- V+ V- W+ W-

导通导通

4.2根据MOS的导通顺序,推导出MOS驱动的输入,我用的MOS驱动是IR2103,IR2103的输入/输出表如下图所示:

根据输入/输出表,列出MOS驱动的输入(也就是I/O的输出)

1.11.5.驱动电机的PWM频率的范围一般是多少?

12K-16KHZ

频率太低了,会有噪声

频率太高,MCU每次采样处理的时间就很短

1.11.6 马达低速运转是很困难的,通过变速箱来降低转速

1.11.7 MOS耐压值如何选择?

VDD*1.5

1.11.8 为什么启动的时候占空比要小,之后慢慢加大?

电机启动时的反电动势很小,整个电路的阻值较小,占空比太大,就会有大电流,烧毁mos

同侧和不同侧mos,只要电流过大,就会烧毁

(完整word版)直流无刷和有刷电机优缺点对比

直流无刷和有刷电机优缺点对比直流无刷电机的原理是在有刷电机的基础上开发和演变的。在未来的一段时间里将是有刷的替代品随着世界各地发起的保护地球的口号有刷终终究会被无刷所取代。无刷直流电机的基本原理去掉了碳刷用电子元器件代替。用电子元器件的开关特性取代机械碳刷使换向变得无机械接触。无刷相对有刷的电机来说有如下优点一、运行声音小这将是我们这个文明社会必将行进的方向。另何工具它都要求降低噪声来保护我们的声音环境。现在最关键的是用在一些需要安静的地方如医院、银行、机场学校等等安静的场所。二、无火花在一些场合就可以大显身手了有一些易燃易爆的地方。三、寿命长因为它用控制器代替了换向器和碳刷是有刷电机的几倍甚至十几倍。碳刷的寿命是有一定的限度的比如一千个小时碳刷就会磨损殆尽只能更换电刷可是更换电机。四、速度高因为采用了磁场感应没有实质的接触速度可以做的更快。有了这么多的优点但是也有不好的地方一、造价高控制器的成本增加至少百元拿微电机来说。原来的换向器和碳刷的成本要低的多。二、如果使用的环境是在高磁场的地方或曾经接触或和高磁场很近电机将失去作用。因为电机本身的转子部件是磁体所作是经过充磁才有磁性的经过高磁场将改变转子的磁场或是消掉了部分的磁性电机都将不能正常工作。再给你补全一点 1 有位置传感器控制方式优点①因为有霍尔位置传感器所以电机换相准确转子位置检测的准确度不受电机转速的影响②不需要外加的转子位置检测电路硬件电路简单③电机换相控制编程简单不需要处理滤波延迟等问

题。缺点①增大了电机的体积。安装了位置传感器后一方面电机结构变复杂了另一方面电机的体积相对来说变大了妨碍了电机的小型化②增加了电机成本。容量在数百瓦以下的小容量方波型无刷直流电机常用的霍尔位置传感器的成本相对于电机本体来说所占比例比较大③传感器的输出信号易受到干扰。传感器的输出信号都是弱电信号在高温、冷冻、湿度大、有腐蚀物质、空气污浊等工作环境及振动、高速运行等工作条件下都会降低传感器的可靠性。若传感器损坏还可能连锁反应引起逆变器等器件的损坏④传感器的安装精度对电机的运行性能影响很大相对增加了生产工艺的难度。2 无位置传感器控制方式优点①降低成本减小电机的体积②抗干扰能力强能在高温、湿度大、有腐蚀物质、空气污浊的环境中工作③无传感器安装的问题减小电机的生产难度。缺点①如反电势法等转子位置检测方法在低速时检测准确度都不高需要其他方法辅助电机起动②由于各种滤波、比较电路引起的相位延迟必须在算法中加以补偿所以算法编程难度较大③由于架构了转子位置检测电路所以增加了硬件的复杂性。

直流有刷电机与直流无刷电机的对比

无刷直流电机与有刷直流电机的对比直流有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷换向器。有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。而直流无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回到控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，噪声更小，事实上无需维护，寿命更长。直流无刷是基于交流调速原理基础上制造出来的，性能方面既有直流电机的启动转矩大，转速稳定调速方便，又有交流电机的结构简单没有易损件（没有直流电机的碳刷）价格方面因为需要专门的驱动故价格要比普通直流电机高3~4倍左右。不过调速方面因为直流无刷电机大部分都自带驱动电路（可以调速，当然也有恒速的）所以驱动起来只要给他接上额定电压后，输入调速PWM信号就可以了。这点无需再添加专门的驱动电路，另外直流无刷电机因为有霍尔元件做反馈，所以转速几乎是稳定恒速的。一、无刷电机与有刷电机的性能比较 1、摩擦大、损耗大有些朋友在用有刷电机的时候经常碰到这个问题，那就是使用电机一段时间后，需要打开电机来清理电机的碳刷，费时费力，维护强度不亚于一次家庭大扫除。 2、发热大、寿命短由于有刷电机的结构原因，电刷和换向器的接触电阻较大，容易发热，而永磁体是热敏元件，如果温度太高，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命。 3、效率低、输出功率小上面说到的有刷电机发热问题，很大程度是因为电流做功在电机的内阻上了，所以电能有很大程度转化为了热能，所以有刷电机的输出功率不大效率也不高、二、无刷电机的优点 1、无电刷、低干扰无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大的减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。 2、噪音低、运转顺畅无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。 3、寿命长、维护成本低少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机发，必要的时候，只需要一引动除尘维护即可。以上一比较，就智能无刷电机相对有刷电机的优势在哪里了，但是万事都不是绝对的，有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的，不过就无刷电机的使用方便性来看，随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争，无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段，这也极大的促进了国内无刷电机的发展。

直流有刷电机与直流无刷电机的对比

直流有刷电机与直流无刷电机的对比 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

无刷电机之无感方案控制难点解析

无刷电机之无感方案控制难点解析无刷无感控制在实际应用中极为广泛，人们对它的研究也尤为以久，它的控制难点主要有两点：第一，电机的启动；第二，转子位置的检测。对于高压无感方案来讲，除了软件上的难点之外，硬件设计也不容忽视，如硬件设计稍有不当，会导致整个控制板的干扰很大，从而加大了整个方案成功的难度。以下我们主要针对低压的无感方案进行讨论，对于低压的无感方案来讲，市面上的硬件设计都大同小异，检测转子的位置的方式也都几乎都采用反电动势检测法。 1、为什么无感方案电机的启动如此困难？对于无刷电机来讲，电机的运转是靠电子开关控制换相，那么想要电机正常高效的运转，就必须要知道转子的位置之后，才能正常换相，问题来了，电机没有传感器，也没有转起来，所以转子的位置就不得而知了，所以无感的启动就要自转启动，先让电机以一定的速率自转，在电机自动的过程中，我们通过检测反电动势来得知转子的位置，从而得到正确的换相的相位。电机的自启动说起来简单做起来难，本人在调试众多无感方案的过程中，总结出以下几点经验供参考：（1）、首先是自转，自转一定要让电机运转顺畅，不能打抖，同时也不能造成大电流。这是启动成功的非常关键的一步。具体如何达到这个效果，就要各位在调试的过程中调节PWM占空比以及换相时间的长短了。（2）、启动步数不能太少，也不要过多，一般十来步就够了，等电机运行十来步后开始检测反电动势，当检测到正确的反电动势后这时候电机就正常运转起来了。 2、如何检测反电动势检测反电动势的方法有两种，第一是用单片机内部AD采样反电动势信号来进行比较，第二是用比较器直接比较。这两种方法思路都是一样，但依个人的经验来看，用比较器的方案更可靠，性能更好，特别是电机转速要求非常高时，用AD采样方法几乎是行不通的。虽然用比较器方案更有优势，可为何在市面上用AD采样的方式也非常常见？这个主要是因为产品成本的问题。用比较器方案做，要不在外部加一个比较器IC，不仅增加成本，同时也增大PCB 的布板空间，其二就是找一个内部带AD的单片机，而这种单片机相对来讲通常价格偏高一些。下图为检测反电动势的电路参考图：

基于STM32的直流无刷无感电机的控制系统研究

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生：指导教师：薛晓完成日期2014 年 5 月

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）直流无刷电机的控制系统设计与实现Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation 总计： 21 页表格： 2 个插图： 27 幅

南阳理工学院本科毕业设计（论文）直流无刷电机控制系统设计与实现 Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation 学院（系）：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师（职称）：薛晓（讲师）评阅教师：完成日期：南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology

直流无刷电机控制系统设计与实现电子信息工程专业 [摘要]直流无刷无感直流电机具有体积小、调速性能好、重量轻、效率高等优点，目前在很多领域得到了的应用。本课题设计的是无刷无感直流电机的控制，包括无刷直流电机无位置传感器控制系统和无刷无感直流电机的基本结构、工作原理、数学模型等理论进行了分析和论述，为直流电机的控制提供理论依据。用matlab guide设计了上位机界面来进行PID参数的整定。本课题设计了直流无刷电机的控制系统并进行了调试。用STM32进行控制。实验结果表明设计的转子位置检测可以很好的检测电机的反电势过零点信号，进而保证电机的正确换相和稳定运行。整个系统可以控制无刷无感直流电机顺利启动，并通过滑动变阻器实现电机的调速。 [关键词] 无刷直流电机；电机驱动；换相；反电势 Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation Electronic Information Engineering Specialty Abstract:The brushless DC motors have the advantage of small,good debugging performance,low weight,and high efficiency. So it has been widely used now. And this restricts the industrial drive applications,After the attachment with sensorless control. This paper mainly reserches the sensorless control technology for BLDCM,designs and control BLDCM without position sensor. I use MATLAB guide to debug PID parameter. designing a controller of brushless DC motor and do some experiments for this control system. I use the STM32 MCU as the core microprocessor of hardware system.The results of the experiment show that the rotor position detection system can perfectly detect the location of back-EMF zero-crossing signal,and ensuring the correct motor commutation and stable operation.The whole control system can control the brushless DC motor stating smoothly,and use the Sliding rheostat to achieve speed control. Key words：Brushless dc motor；motor drive；commutation; back-emf

有刷发电机和无刷发电机的区别..

有刷发电机工作原理

无刷发电机工作原理

稀土发电机发电机的励磁结构有两种:一种是电流励磁，即依靠铜线圈绕组通过电流来励磁，磁场的大小取决于绕组的匝数和励磁电流的大小。另一种就是永磁励磁，即通过永磁体提供磁场，磁场的大小取决于永磁体本身磁性能的高低和所用磁体的体积。电流励磁的局限性就是线圈发热量大，电机温度高，需要较大的绕组空间，同时还存在较大的铜损等使得电机的效率和功率低。永磁励磁无上述局限，而且结构简单、维护方便；特别对一些特殊要求如：超高速、超高灵敏度和特殊环境如:防爆等情况使用比电流励磁更优. 稀土永磁电机的优点：1、体积小，重量轻，耗材少。2、效率高（免去了产生转子磁场所需的励磁功率和碳刷、滑环之间磨擦的机械损耗，使得永磁式发电机效率大为提高。）。3、中、低速发电性能好，功率等级相同的情况下，怠速时，永磁式发电机要比励磁式发电机的输出功率高一倍。缺点：1、输出电压稳定性差：输出电压不可调是其不足之处。 2、电磁干扰：永磁发电机制成后不需要外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。使永磁发电机的使用范围受到了限制。 3、维修不方便：由于永磁发电机的转子大多采用贴磁工艺制造，一旦出现故障，只能返厂维修或更换发电机。 4、不可逆退磁问题：设计或使用不当，永磁发电机在温度过高（钕

铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁）时在冲击电流产生的电枢反应作用下，在剧烈的机械振动时有可能产生不可逆退磁或失磁使电机性能降低甚至无法使用。 5、成本:同功率的发电机以10KW为列，比励磁发电机高出300元左右。

变频发电机变频数码发电机采用逆变器技术的极超静音发电机，它的许多优点是传统发电机无法比拟的。关键部件是其内部的逆变器。逆变器将发电机产生的原始交流电进行“净化”，电流经过“交-直-交”二级转换，使电压输出与发动机转速无关，同时将电压波形畸变降至最低限度，最终再次转化成洁净、平稳的交流电输出。其波形是光滑的正弦波形。因此，足以运行一些对电压波动非常敏感的电气设备、仪器，如：电脑等。此外，机组还装备了独特的智能节气门，它可根据负载实际变化状况来自动调节转速的高低，使得其燃油耗比普通机组要低20%-40%，运行时间更长。

步进电机、有刷和无刷电机、同步和异步电机区别

步进电机转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而异步电机和同步电机的区别异步电机又叫感应电机，转子上的电磁场是通过定子磁场感应出来的。同步电机转子上要有自带的磁场。异步电机的转速会随负载的不同，略有改变，而且这个转速是低于定子磁场的转速的，所以才叫异步电机。同步电机转速严格的按定子磁场转速旋转，所以叫同步电机。异步电动机可以直接启动。同步电动机要有专门的启动装置或者启动绕组，所以制造工艺复杂，造价高。异步电机一般用来做电动机，同步电机一般用来做发电机，也用来做补偿机。同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致，如果转子的旋转速度与定子是一样的，那就叫同步电动机，如果不一致，就叫异步电动机。。。当极对数一定时，电机的转速和频率之间有严格的关系，用电机专业术语说，就是同步。异步电机也叫感应电机，主要作为电动机使用，其工作时的转子转速总是小于同步电机。所谓“同步”就是电枢（定子）绕组流过电流后，将在气隙中形成一旋转磁场，而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向，转速相同，故为同步。异步电机的话，其旋转磁场与转子存在相对转速，即产生转距。同步电机的转速是和频率极数恒定的满足转速=60乘以频率除以极对数（同步转速）不随负荷的改变而该改变异步电机的转速永远低于同步转速但是带额定负荷时转速很接近同步转速随着负荷的增加转速会下降。所以叫异步电机同步电机的转子有转子线圈和鼠龙，通入励磁电流。而异步电机只有鼠龙（铜条）。同步电机转速恒定，而异步电机低于同步转速无刷电机和有刷电机到底有何区别着电动车普及率越来越高，市场竞争的异常激烈，不少企业和商家除了在产品价格和外观上大肆做文章外，还在电动车一般的小细节上也打起了广告，其中最多的便是对于电机有刷和无刷的宣传，而无刷电机的广告宣传则是其中一大亮点。当您看到这个名词时，你不禁会想既然有无刷，那肯定有有刷，那么有刷和无刷的区别到底在哪里呢？下面小编就为您解答一番。

无刷电机怎样增加功率浅谈无刷电机的特点

无刷电机怎样增加功率浅谈无刷电机的特点本文主要是关于无刷电机的相关介绍，并着重对无刷点击增加功率的方法进行了详尽的阐述。无刷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。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像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，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（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。工作原理无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。［2］位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如

无感无刷电机笔记

最近一直在研究无刷电机驱动，随着资料和方案越看越多，觉得还是根据自己理解写一点心得，希望对大家有帮助，文章如有不对之处还望大家多多包涵。好了，下面来进入正题一、无刷直流电机种类我们常见的无刷直流电机有两种，一种是带霍尔传感器的叫有感无刷直流电机；另外一种是航模常用的不带霍尔传感器的叫做无感无刷直流电机。下面来简单介绍下两种电机之间的区别。有感无刷电机在电机的内部会装有霍尔传感器，其安装的位置一般都是对称的，有30度、60度、120度，其重要功能是来反馈电机转子的位置，来告诉控制者什么时候可以换相了，还有可以根据其两次换相的时间来反馈电机的转速。有感无刷电机一般都是用在工业级控制上面，其功率都偏大。无感无刷电机是不带有霍尔传感器的，其输出线只有三根电机控制线，那么我们怎么来知道电机转子的位置和转速呢，还有我们怎么来驱动它，下面我们慢慢来分析其中的奥秘！二、无刷电机的驱动常用的电路在直流有刷电机驱动大家应该都知道用全桥电路来控制其的正反转，通过改变PWM 的占空比来改变其转速。无刷电机的控制方式和其很相似，只是多了一对半桥。上面的电路图是从其他论文上截图的，我们可以看出图右边是无刷电机的模型，其采用的是星型的连接方式。其输出有三根线，常称其为：A相、B相、C相。也有称呼为：U相、V相、W相。左边的为功率变化驱动电路，上图采用的是NPN型的三极管，若用5V的单片机来驱动它，则高电平导通，低电平截止。不知道大家注意到没有，每个三极管旁边都会有一个二极管，其作用很大，它起到一个续流的作用。如果大家有研究过开关电源ZVS移相全桥拓扑的应该知道这个续流二极管的重要性。上图是用MOS来驱动的，其可以过大电路，

步进电机有刷和无刷电机同步和异步电机区别

步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。异步电机和同步电机的区别异步电机又叫感应电机，转子上的电磁场是通过定子磁场感应出来的。同步电机转子上要有自带的磁场。异步电机的转速会随负载的不同，略有改变，而且这个转速是低于定子磁场的转速的，所以才叫异步电机。同步电机转速严格的按定子磁场转速旋转，所以叫同步电机。异步电动机可以直接启动。同步电动机要有专门的启动装置或者启动绕组，所以制造工艺复杂，造价高。异步电机一般用来做电动机，同步电机一般用来做发电机，也用来做补偿机。同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致，如果转子的旋转速度与定子是一样的，那就叫同步电动机，如果不一致，就叫异步电动机。。。当极对数一定时，电机的转速和频率之间有严格的关系，用电机专业术语说，就是同步。异步电机也叫感应电机，主要作为电动机使用，其工作时的转子转速总是小于同步电机。所谓“同步”就是电枢（定子）绕组流过电流后，将在气隙中形成一旋转磁场，而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向，转速相同，故为同步。异步电机的话，其旋转磁场与转子存在相对转速，即产生转距。同步电机的转速是和频率极数恒定的满足转速=60乘以频率除以极对数（同步转速）不随负荷的改变而该改变异步电机的转速永远低于同步转速但是带额定负荷时转速很接近同步转速随着负荷的增加转速会下降。所以叫异步电机同步电机的转子有转子线圈和鼠龙，通入励磁电流。而异步电机只有鼠龙（铜条）。同步电机转速恒定，而异步电机低于同步转速无刷电机和有刷电机到底有何区别着电动车普及率越来越高，市场竞争的异常激烈，不少企业和商家除了在产品价格和外观上大肆做文章外，还在电动车一般的小细节上也打起了广告，其中最多的便是对于电机有刷和无刷的宣传，而无刷电机的广告宣传则是其中一大亮点。当您看到这个名词时，你不禁会想既然有无刷，那肯定有有刷，那么有刷和无刷的区别到底在哪里呢？下面小编就为您解答一番。

电动车无刷电机和有刷电机优缺点

电动车无刷电机和有刷电机优缺点一）“无刷”“有刷”的基本概念：目前电动自行车广泛采用的是直流永磁电机，直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种，有刷电机是直流电机的主流产品，目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机。无刷电机是一种特殊的直流电机，它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，无刷电机主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。二）有刷电机的缺点没有成为阻碍它在电动自行车中广泛应用的要素：电刷磨损和电机噪声是“有刷”相对与“无刷”的两个最主要的缺点，但尽管存在这两个缺点，为什么国内绝大多数品牌厂家仍采用有刷电机的方案呢，难道他们没有意识到这个问题吗？原因在于： A）电刷的磨损不构成主要问题电动自行车是一种间断性工作的交通工具，一组电池通常最长的放电时间（骑行时间）一般为2-3个小时，使用者每天使用贸易的平均时间大约为1-2个小时，而现在，广泛应用于电动自行车的盘式转子电机采用平面式换向器和优质加长式电刷，工作寿命一般在1500小时以上，因此，按每个用户平均每天骑车1.5小时计算，一组电刷的使用时间已达1000天。可以看出，一组合格的电刷服役时间已接近三年，而更换一组电刷的成本仅为5元左右，平均每年不足2元！更何况，电动自行车使用了3年也确实有必要对车辆作一些全面的检查和维护，更换一些磨损零件，宣扬贸易电机十年免维护这种夸大的观点，有误导消费者的嫌疑。 B）电机发出一点声音是正常的笔者在走访市场时，一位无刷电机电动车的促销员，演示无刷电机在空载条件下的静音特性，以此证明无刷电机要比有刷电机优越得多，其实，购买电动车绝不是购买空调设备，消费者大可不必为它是否毫无噪声而作出购买与否的决定。事实上，使用过无刷电机电动车的用户会知道，无刷电机在空载时或低负载时（如平坦无风情况下）电机发出的声音确实很小，但是，当运行至重载状态如上坡，顶风，它往往会发出远远比有刷电机更为“巨大”的音响，甚至出现令人不适的电磁抖动，而这种声音在安静的店堂促销过程中是不会出现的。事实上，车辆电机运行时发出一些声音是正常的，毕竟它是一种户外使用的交通工具，国家规定的噪声合格标准为小于62分贝，绝大多数国产有刷电机都可以将分贝值控制在55分贝以下，属合格产品。无刷电机的促销员引导消费者追求“静音”，像促销空调机那样去促销电动车，也有误导消费者之嫌疑，空调噪声太大会影响睡眠，而电动车发出一点声音是绝不会影响使用的！三）现有的无刷电机方案存在的一系列问题：某晚报《无刷胜有刷》一文武断地将有刷电机指责为“寿命短、噪声大、效率低”，甚至指出“一般使用6个月至一年就需要更换电机内的碳刷”，讨伐之音毫无顾虑！为此，本文也步其所为，略数电动自行车无刷电机之弊端。 A）传感器工作环境差，导致系统失效！正规的无刷电机设计一般需要在非热源区设置光电或磁性（霍尔元件）传感器，用于检测电机转动位置，发出控制换向的信号，而现在市售的绝大多数所谓的电动自行车专用的无刷电机轮毂，由于受到设计尺寸和安装方式的限制，无法将传感器与热源隔离，几乎都采用了在铁芯定子上定位开槽并用胶水固定三个霍尔元件的方法来安装传感器，众所周知，电机的热源是一个客观存在，它来自电机的铜损和铁损，特别是当电机工作在较低效率区时，热量聚集的速度很快，于是铁芯就会发热，直接设置在热源区的传感元件会出现性能漂移，导致换向误差，一旦换向错误，则会导致电机效率的大

无刷直流电机结构

1. 磁回路分析法图1-4 （摘自Freescale PZ104文档）在图1-4中，当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B（如粗箭头方向所示），而中间的转子会尽量使自己内部的磁力线方向与外磁力线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。 “当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受的转动力矩最大”。注意这里说的是“力矩”最大，而不是“力”最大。诚然，在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。当转子转到水平位置时，虽然不再受到转动力矩的作用，但由于惯性原因，还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管的电流方向，如下图所示，转子就会继续顺时针向前转动，见图1-5所示：图1-5 （摘自Freescale PZ104文档）如此不断改变两头螺线管的电流方向，内转子就会不停转起来了。改变电流方向的这一动作，就叫做换相（commutation）。注意：何时换相只与转子的位置有关，而与转速无关。以上是两相两级无刷电机的工作原理，，下面我们来看三相两极无刷电机的构造。 2. 三相二极内转子电机结构定子三相绕组有星形联结方式和三角联结方式，而“三相星形联结的二二导通方式”最常用。

图1-6 （修改自Freescale PZ104文档）图1-6显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时，有6种情况，分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB，图1-7(a)~(f)分别描述了这6种情况下每个通电线圈产生的磁感应强度的方向（红、兰色表示）和两个线圈的合成磁感应强度方向（绿色表示）。在图(a)中，AB相通电，中间的转子（图中未画出）会尽量往绿色箭头方向对齐，当转子到达图(a)中绿色箭头位置时，外线圈换相，改成AC相通电，这时转子会继续运动，并尽量往图(b)中的绿色箭头处对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，外线圈再次换相，改成BC相通电，再往后以此类推。当外线圈完成6次换相后，内转子正好旋转一周（即360°）。再次重申一下：何时换相只与转子位置有关，而与转速无关。图1-8中画出了换相前和换相后合成磁场方向的比较与转子位置的变化。一般来说，换相时，转子应该处于，比与新的合成磁力线方向垂直的位置不到一点的钝角位置，这样可以使产生最大的转矩的垂直位置正好处于本次通电的中间时刻。 (a) AB相通电情形(b) AC相通电情形 (c) BC相通电情形(d) BA相通电情形 (e) CA相通电情形(f) CB相通电情形

无刷电机和有刷电机优缺点相比较

无刷电机和有刷电机(电动车)优缺点一）“无刷”“有刷”的基本概念：目前电动自行车广泛采用的是直流永磁电机，直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种，有刷电机是直流电机的主流产品，目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机。无刷电机是一种特殊的直流电机，它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，无刷电机主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。二）有刷电机的缺点没有成为阻碍它在电动自行车中广泛应用的要素：电刷磨损和电机噪声是“有刷”相对与“无刷”的两个最主要的缺点，但尽管存在这两个缺点，为什么国内绝大多数品牌厂家仍采用有刷电机的方案呢，难道他们没有意识到这个问题吗？原因在于： A）电刷的磨损不构成主要问题电动自行车是一种间断性工作的交通工具，一组电池通常最长的放电时间（骑行时间）一般为2-3个小时，使用者每天使用贸易的平均时间大约为1-2个小时，而现在，广泛应用于电动自行车的盘式转子电机采用平面式换向器和优质加长式电刷，工作寿命一般在1500小时以上，因此，按每个用户平均每天骑车1.5小时计算，一组电刷的使用时间已达1000天。可以看出，一组合格的电刷服役时间已接近三年，而更换一组电刷的成本仅为5元左右，平均每年不足2元！更何况，电动自行车使用了3年也确实有必要对车辆作一些全面的检查和维护，更换一些磨损零件，宣扬贸易电机十年免维护这种夸大的观点，有误导消费者的嫌疑。 B）电机发出一点声音是正常的笔者在走访市场时，一位无刷电机电动车的促销员，演示无刷电机在空载条件下的静音特性，以此证明无刷电机要比有刷电机优越得多，其实，购买电动车绝不是购买空调设备，消费者大可不必为它是否毫无噪声而作出购买与否的决定。事实上，使用过无刷电机电动车的用户会知道，无刷电机在空载时或低负载时（如平坦无风情况下）电机发出的声音确实很小，但是，当运行至重载状态如上坡，顶风，它往往会发出远远比有刷电机更为“巨大”的音响，甚至出现令人不适的电磁抖动，而这种声音在安静的店堂促销过程中是不会出现的。事实上，车辆电机运行时发出一些声音是正常的，毕竟它是一种户外使用的交通工具，国家规定的噪声合格标准为小于62分贝，绝大多数国产有刷电机都可以将分贝值控制在55分贝以下，属合格产品。无刷电机的促销员引导消费者追求“静音”，像促销空调机那样去促销电动车，也有误导消费者之嫌疑，空调噪声太大会影响睡眠，而电动车发出一点声音是绝不会影响使用的！三）现有的无刷电机方案存在的一系列问题：某晚报《无刷胜有刷》一文武断地将有刷电机指责为“寿命短、噪声大、效率低”，甚至指出“一般使用6个月至一年就需要更换电机内的碳刷”，讨伐之音毫无顾虑！为此，本文也步其所为，略数电动自行车无刷电机之弊端。 A）传感器工作环境差，导致系统失效！正规的无刷电机设计一般需要在非热源区设置光电或磁性（霍尔元件）传感器，用于检测电机转动位置，发出控制换向的信号，而现在市售的绝大多数所谓的电动自行车专用的无刷电机轮毂，由于受到设计尺寸和安装方式的限制，无法将传感器与热源隔离，几乎都采用了在铁芯定子上定位开槽并用胶水固定三个霍尔元件的方法来安装传感器，众所周知，电机的热源是一个客观存在，它来自电机的铜损和铁损，特别是当电机工作在较低效率区时，热量聚集的速度很快，于是铁芯就会发热，直接设置在热源区的传感元件会出现性能漂移，导致换向误差，一旦换向错误，则会导致电机效率的大

无感无刷电机基础

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前言 1.本文主要讲解无感无刷直流电机的基础原理部分，后续深入理解强烈推荐<<无感无刷电调设计全攻略>> 2. 如果发现我哪些内容讲错了，请加QQ不吝指正。永夜极光 2017年 2 月

1. 无刷直流电机基础知识三个基本定则搞电调不是设计电机,不要被无刷电机教材的磁路、磁导率、去磁曲线等术语吓倒，那些东西对搞电调的人来说，意义不大。对入门开发者来说，只需要记牢三个基本定则：左手定则，右手定则，右手螺旋定则。左手定则--通电导体在磁场中受到力的作用导体受力方向 1.伸开左手，使大拇指和其余四指垂直 2.把手心面向 N 极，四指顺着电流的方向，那么大拇指所指方向就是导体受力方向。力的大小:F = BILsinθ B为磁感应强度（单位 T） I为电流大小（单位 A） L 为导体有效长度（单位 m） F 为力的大小（单位 N），θ为： B 和I 的夹角。右手定则--导体切割磁感线,产生感应电动势电动势大小：E = vBLsinθ v 为导体的运动速度（单位m/s） B 为磁感应强度（单位 T） L 为导体长度（单位m） θ为B和L的夹角。

右手螺旋定则--通电螺线管能够产生磁场磁场方向 1.右手握住通电螺线管 2.使四指弯曲与电流方向一致 3.大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的 N 极。磁铁静止时的指向静止时,条形磁铁方向与磁场方向相同

电机基本概念电动机: 电动机也叫马达,电动机是将电能转换成机械能的部件。转子: 电动机工作时转动的部分。定子: 电动机工作时不转动的部分。内转子电机:转子在定子内部外转子电机:转子在定子外部绕组: 绕组就是定子或者转子上的线圈，通电后就会形成一定的磁场，从而推动转子旋转磁极结构:后文的磁极只标明了表面的磁极,省略了不起作用的磁极极数: N极,S级的总数,右图电机有6极极对数: 一个南极(S极) ，一个北极(N极) ，算一对磁极极对数=级数÷2,右图电机有3极对机械角度: 就是数学中的“空间几何角度”，恒等于360度。电角度: 磁场每转过一对磁极,导体的电动势变化一个周期,定义一个周期为360°电角度。电角度=机械角度*极对数若电机有K对极,那么整个定子内圆有K*360°电角度,右图电机有4对极,因此一圈是360°机械角度,1440°电角度

无刷直流电机的经典换相方式

无刷直流电机经典换相方式(转) [日期：2008-12-5] 作者：来源： 1、引言你希望在你的新产品中使用无刷伺服电机吗？平时，我们可能也常碰到一些关键词，例如“梯形波式”，“正弦波式”和“矢量控制”。只有当你了解了他们的真正含义，才能在你的新设计中选择正确的产品。在过去的十年甚至二十年中，伺服电机市场已经从有刷伺服转变成无刷伺服的市场，这主要是由无刷伺服的低维修率和高稳定性所决定的。在这十几年中，驱动部分在电路和系统方面的技术已发展的非常完善。控制方式也已经完全可以实现那些关键词所描述的功能。大部分的高性能的伺服系统都采用一个内部控制环来控制力矩。这个内部的力矩环通过和外部的速度环和位置环的配合以达到不同的控制效果。外部控制环的设计是与匹配的电机没有关系的，而内部的力矩环的设计则与所匹配的电机的性能息息相关。有刷电机的力矩控制是非常简单的，因为有刷电机自身可完成换相工作。所输出的力矩是和有刷电机两极输入的直流电压成正比的。力矩也可通过P-I控制回路轻松地得到控制。P-I控制回路的主要功能就是通过检测电机实际电流和控制电流之间的偏差，实时地调整电机的输入电压。图1 由于无刷电机自身没有换相功能，所以相对应的控制方式就比较复杂。无刷电机有三组线圈，有别于有刷电机的两组线圈。为了获得有效的力矩，无刷电机的三组线圈必须根据转子的实际位置进行相互独立的控制。这种驱动方式就充分地说明了对无刷电机控制的复杂性。 2、无刷电机基础简单来说，无刷电机主要由旋转的永磁体（转子）和三组均匀分布的线圈（定子）组成，线圈包围着定子被固定在外部。电流流经线圈产生磁场，三组磁场相互叠加形成一个矢量磁场。通过分别控制三组线圈上的电流大小，我们可以使定子产生任意方向和大小的磁场。同时，通过定子和转子磁场之间的相互吸引和排斥，力矩便可自由地得到控制。

无刷直流电机结构

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无刷电机和有刷电机优缺点相比较

电动车无刷电机和有刷电机优缺点

一）“无刷”“有刷”地基本概念：目前电动自行车广泛采用地是直流永磁电机，直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种，有刷电机是直流电机地主流产品，目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机.无刷电机是一种特殊地直流电机，它采用内置传感器外加电子换向器地方法进行电子换向，无刷电机主要是为了消除电刷地磨损，以及电刷接触所产生地噪声. 二）有刷电机地缺点没有成为阻碍它在电动自行车中广泛应用地要素：电刷磨损和电机噪声是“有刷”相对与“无刷”地两个最主要地缺点，但尽管存在这两个缺点，为什么国内绝大多数品牌厂家仍采用有刷电机地方案呢，难道他们没有意识到这个问题吗？原因在于：）电刷地磨损不构成主要问题电动自行车是一种间断性工作地交通工具，一组电池通常最长地放电时间（骑行时间）一般为个小时，使用者每天使用贸易地平均时间大约为个小时，而现在，广泛应用于电动自行车地盘式转子电机采用平面式换向器和优质加长式电刷，工作寿命一般在小时以上，因此，按每个用户平均每天骑车小时计算，一组电刷地使用时间已达天.可以看出，一组合格地电刷服役时间已接近三年，而更换一组电刷地成本仅为元左右，平均每年不足元！更何况，电动自行车使用了年也确实有必要对车辆作一些全面地检查和维护，更换一些磨损零件，宣扬贸易电机十年免维护这种夸大地观点，有误导消费者地嫌疑. ）电机发出一点声音是正常地笔者在走访市场时，一位无刷电机电动车地促销员，演示无刷电机在空载条件下地静音特性，以此证明无刷电机要比有刷电机优越得多，其实，购买电动车绝不是购买空调设备，消费者大可不必为它是否毫无噪声而作出购买与否地决定.事实上，使用过无刷电机电动车地用户会知道，无刷电机在空载时或低负载时（如平坦无风情况下）电机发出地声音确实很小，但是，当运行至重载状态如上坡，顶风，它往往会发出远远比有刷电机更为“巨大”地音响，甚至出现令人不适地电磁抖动，而这种声音在安静地店堂促销过程中是不会出现地. 事实上，车辆电机运行时发出一些声音是正常地，毕竟它是一种户外使用地交通工具，国家规定地噪声合格标准为小于分贝，绝大多数国产有刷电机都可以将分贝值控制在分贝以下，属合格产品.无刷电机地促销员引导消费者追求“静音”，像促销空调机那样去促销电动车，也有误导消费者之嫌疑，空调噪声太大会影响睡眠，而电动车发出一点声音是绝不会影响使用地！三）现有地无刷电机方案存在地一系列问题：某晚报《无刷胜有刷》一文武断地将有刷电机指责为“寿命短、噪声大、效率低”，甚至指出“一般使用个月至一年就需要更换电机内地碳刷”，讨伐之音毫无顾虑！为此，本文也步其所为，略数电动自行车无刷电机之弊端. ）传感器工作环境差，导致系统失效！正规地无刷电机设计一般需要在非热源区设置光电或磁性（霍尔元件）传感器，用于检测电机转动位置，发出控制换向地信号，而现在市售地绝大多数所谓地电动自行车专用地无刷电机轮毂，由于受到设计尺寸和安装方式地限制，无法将传感器与热源隔离，几乎都采用了在铁芯定子上定位开槽并用胶水固定三个霍尔元件地方法来安装传感器，众所周知，电机地热源是一个客观存在，它来自电机地铜损和铁损，特别是当电机工作在较低效率区时，热量聚集地速度很快，于是铁芯就会发热，直接设置在热源区地传感元件会出现性能漂移，导致换向误差，一旦换向错误，则会导致电机效率地大辐度下降，温度进一步升高，以致进入恶性循环，直接导致电子换向器烧毁，一般表现为“短路”.一旦“短路”，无刷电机就有一种被“卡死”地感觉，转动十分困难，使用者甚至不能脚踩骑行.只有请三轮车或出租车运回，有经验地用户会自备一把剪刀，一旦短路卡死，就将电

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