无刷直流电动机
直流电动机分类
直流电动机分类直流电动机按结构及工作原理可划分：（1）无刷直流电动机和（2）有刷直流电动机。
（1）无刷直流电动机：无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。
其转子为永久磁铁产生气隙磁通：定子为电枢，由多相绕组组成。
在结构上，它与永磁同步电动机类似。
无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同．在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等)．绕组可接成星形或三角形，并分别与逆变器的各功率管相连，以便进行合理换相。
转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料，由于磁极中磁性材料所放位置的不同．可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。
由于电动机本体为永磁电机，所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。
（2）有刷直流电动机可划分：（2、1）永磁直流电动机和（2、2）电磁直流电动机。
（2、1）永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。
（2、1、1）稀土永磁直流电动机：体积小且性能更好，但价格昂贵，主要用于航天、计算机、井下仪器等。
（2、1、2）铁氧体永磁直流电动机：由铁氧体材料制成的磁极体,廉价，且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域。
（2、1、3）铝镍钴永磁直流电动机：需要消耗大量的贵重金属、价格较高，但对高温的适应性好，用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。
（2、2）电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。
（2、2、1）串励直流电动机：电流串联，分流，励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。
为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。
（2、2、2）并励直流电动机：并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。
无刷直流电动机
图10－9 功率电子开关电路
(2)在固定的供电电压下，根据速度给定和负载大小产 生PWM调制信号来调节电流（转矩），实现电机开环或闭
(3)实现短路、过流、过电压和欠电压等故障的检测和 保护。
10.3 三相无刷直流电动机运行分析
10.3.1 图10－10所示是三相无刷直流电动机的组成示意图。
电机本体是一个两极的永磁电动机，定子三相对称绕组按Y 形联结，无中线。功率开关电路采用三相全桥式电路，两
10.2 无刷直流电动机的基本结构
无刷直流电动机是一种通过电子开关线路实现换相的 新型电子运行电机，由电动机本体、电子开关线路（功率 电子逆变电路）、转子位置传感器和控制器等组成无刷直 流电动机系统，其原理框图如图10－1所示。图中直流电源 通过电子开关线路向电动机定子绕组供电，电机转子位置 由位置传感器检测并送入控制器，在控制器中经过逻辑处 理产生相应的换相信号，以一定的规律控制电子开关线路 中的功率开关器件，使之导通或关断，将电源顺序分配给 电动机定子的各相绕组，从而使电动机转动。
光电式位置传感器是利用光电效应而工作的，由固定在 定子上的数个光电耦合开关和固定在转子轴上的遮光盘所组 成，如图10－6所示。遮光盘上开有透光槽（孔），其数目等 于电动机转子磁极的极对数，且有一定的跨度。光电耦合开 关沿圆周均匀分布，每只均由轴向相对的红外发光二极管和
使用时，红外发光二极管通电发出红外光，当遮光盘随 着转轴转动时，光线依次通过光槽，使对着的光电管导通，
直流无刷电动机名词解释
直流无刷电动机名词解释一、定义直流无刷电动机（Brushless DC Motor, BLDCM）是一种利用电子换向代替传统机械换向的电动机，也称为无刷直流电机。
它是一种将电能转换为机械能的电力驱动装置，通常由永磁体转子、霍尔元件和电子开关电路组成。
二、工作原理直流无刷电动机的工作原理基于霍尔效应和电子换向技术。
在直流无刷电动机中，霍尔元件被用来检测转子的位置，并将信号传递给电子开关电路。
电子开关电路根据接收到的信号，控制电流的流向和强度，从而产生旋转磁场，驱动转子转动。
与传统的直流电机相比，直流无刷电动机取消了电刷和换向器，因此具有更高的可靠性和效率。
三、结构特点直流无刷电动机的结构通常包括以下几个部分：1. 转子：由永磁体组成，产生磁场。
2. 定子：由导电材料制成，用于产生旋转磁场。
3. 霍尔元件：用于检测转子的位置。
4. 电子开关电路：根据霍尔元件的信号，控制电流的流向和强度。
四、控制方式直流无刷电动机的控制方式主要包括以下几种：1. 速度控制：通过改变输入到电动机的电压或电流，控制电动机的转速。
2. 方向控制：通过改变电流的流向，控制电动机的旋转方向。
3. 位置控制：通过控制电动机的旋转角度或位置，实现精确的位置控制。
五、应用领域直流无刷电动机具有高效、可靠、体积小、重量轻等优点，因此在许多领域得到广泛应用，如电动汽车、无人机、家用电器、工业自动化等。
六、优缺点比较1. 优点：（1）高效：由于取消了机械换向器，减少了能量损失，因此具有更高的效率。
（2）可靠：由于没有电刷和换向器的摩擦，因此具有更长的使用寿命和更高的可靠性。
（3）体积小、重量轻：由于结构简单，因此体积小、重量轻，便于携带和使用。
（4）维护成本低：由于没有电刷和换向器的磨损，因此维护成本较低。
2. 缺点：（1）成本较高：由于使用了电子控制技术，因此成本较高。
（2）对控制精度要求高：由于直流无刷电动机的控制精度直接影响到其性能和效率，因此对控制精度要求高。
直流无刷电动机工作原理与控制方法
直流无刷电动机工作原理与控制方法直流无刷电动机（Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种基于电磁力作用实现机械能转换的电机。
与传统的有刷直流电动机相比，BLDC 电机不需要传统的用于换向的有刷子和槽型换向器，具有寿命长、效率高和维护方便等优点。
BLDC电机广泛应用于工业自动化、电动车辆、航空航天等领域。
BLDC电动机的工作原理如下：1.结构组成：BLDC电动机主要由转子、定子和传感器组成。
2.定子：定子是由硅钢片叠压而成，上面布置有若干个线圈，通电后产生磁场。
3.转子：转子上布置有磁铁，组成多个极对，其中每个极对由两个磁体构成。
4.传感器：BLDC电机中通常搭配有霍尔传感器或者编码器，用于检测转子位置，实现无刷电机的精确控制。
BLDC电动机的控制方法如下：1.转子位置检测：通过霍尔传感器或编码器检测转子位置，以便控制电机的相电流通断和电流方向。
2.电流控制：根据转子位置信息，利用控制算法控制电机的相电流，将电流引导到正确的相位上以实现电机的转动。
3.电压控制：根据电机转速需求，控制电机的进给电压，调整电机转速。
4.速度控制：通过调整电机的进给电压和相电流，使电机达到所需的速度。
5.扭矩控制：通过控制电机的相电流大小，控制电机的输出扭矩。
BLDC电机的控制可以分为开环控制和闭环控制两种方式：1.开环控制：根据电机的数学模型和控制算法，在事先给定的速度范围内，根据转子位置信息和电机参数计算出合适的相电流和电压进行控制。
开环控制简单，但无法实现高精度的转速和位置控制。
2.闭环控制：通过传感器实时检测转子位置和速度，在控制算法中进行比较，调整相电流和电压，使电机输出所需的速度和扭矩。
闭环控制可以实现高精度的转速和位置控制，但相对于开环控制，需要更多的硬件和软件支持。
总结起来，BLDC电动机通过转子位置检测和电流控制实现高精度的转速和位置控制。
在控制方法上，可以采用开环控制或闭环控制，根据具体应用的需求选择合适的控制方式。
直流无刷电动机原理及应用论文
直流无刷电动机原理及应用论文直流无刷电动机（Brushless DC Motor，BLDC）是一种基于电子通断器件控制电机旋转方向和速度的电动机。
相比于传统的直流有刷电动机，BLDC电动机具有更高的效率、更长的寿命、更低的噪音和更高的可靠性等优势，在各个领域得到广泛的应用。
本文将重点探讨BLDC电动机的工作原理和应用。
首先，BLDC电动机的工作原理。
BLDC电动机由定子和转子两部分组成。
定子上包含若干个线圈，并按照一定的序列连接在一起，形成一个三相对称的定子线圈组。
转子上则安装有永磁体，在齿轮上切割一定数量的磁极，使得转子上每个磁极的极性均相邻两个相同。
当BLDC电动机通电时，通过外部电子通断器件按照一定的顺序控制定子线圈的通断，从而形成一个旋转的磁场。
转子上的磁极受到这个旋转的磁场作用，从而顺应旋转运动，带动负载旋转。
BLDC电动机的应用非常广泛。
首先，在家用电器中，BLDC电动机被广泛应用于洗衣机、空调、冰箱等领域。
由于BLDC电动机具有高效、低噪音的特点，使得家用电器具有更好的性能和用户体验。
其次，在汽车领域，BLDC电动机被应用于新能源汽车、电动自行车等交通工具中。
BLDC 电动机通过电能转换为机械能，实现车辆的驱动，提高了汽车的能源利用率和环境友好性。
再次，在工业生产中，BLDC电动机被广泛应用于机械设备、工业机器人等领域。
BLDC电动机具有高效、精准的控制性能，提高了工业设备的生产效率和可靠性。
最后，在航空航天工程中，BLDC电动机被应用于航空器、卫星等航天器件中。
BLDC电动机具有体积小、重量轻、噪音低等特点，适用于空间有限的环境。
当然，BLDC电动机也存在一些挑战和发展方向。
首先，电子通断器件的性能和可靠性对BLDC电动机的工作效果至关重要。
当前，有关电子通断器件的研发和改进仍然是一个热门领域，需要进一步提升其性能和可靠性。
其次，BLDC电动机的功率密度和散热问题也需要解决。
随着电动车等领域对BLDC电动机功率需求的增加，如何在减小体积的同时提升功率密度和散热效果，是一个需要注意的问题。
图文讲解无刷直流电机的工作原理
图文讲解无刷直流电机的工作原理电动无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成导读：,是一种典型的机电一体化产品。
同三相异步电动机十分相似。
它的应用非常广泛，,机的定子绕组多做成三相对称星形接法在很多机电一体化设备上都有它的身影。
什么是无刷电机？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直流电动机是以自控式运行的，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，稀土永磁无刷电动机的体积比材料。
因此，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
. . .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无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于统的接触式换向器和电刷。
它具有可靠性高、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（即检测转子磁极相对定子绕组的位位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流按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，置，定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开。
一定的逻辑关系进行绕组电流切换）关电路提供。
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。
（例是在定子组件上安装有电磁传感器部件采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将如耦合变压器、接近开关、LC 使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。
无刷直流电机简介及实例
无刷直流电机属于直流电机，我们需要先清楚何为直流电机。
直流电机是指能输出直流电流的发电机，或通入直流电流而产生机械运动的电动机。
直流电机简易模型如下图。
原动机以恒定转速拖动电枢即直流发电机。
若把负载改为直流电源，则电机做电动机运行。
直流电动机都有电刷和换向器，其间形成的滑动机械接触严重地影响了电动机的精度、性能和可靠性，所产生的火花会引起无线电干扰。
缩短电动机寿命，换向器电刷装置又使直流电动机结构复杂、噪声大、维护困难，长期以来人们都在寻求可以不用电刷和换向器装置的直流电动机，这就是无刷直流电机，它没有电刷和换向器。
构成和原理：以无刷直流电动机为例：无刷直流电动机通常是由永磁电机本体、转子位置传感器和功率电子开关三部分组成。
众所周知，直流电动机从电刷向外看虽然是直流的，但从电刷向内看，电枢绕组中的感应电势和流过的电流完全是交变的。
从电枢绕组和定子磁场之间的相互作用看实际上是一台电励磁的电动机。
电动机运行方式下，换向器起逆变作用，把电源直流逆变成交流送入电枢绕组。
永磁无刷电动机用功率电子开关代替了直流电机中的换向器，用无接触式的转子位置检测器代替了基于接触导电的电刷，尽管两者结构不同，但作用完全相同。
无刷直流电动机中的位置传感器的作用是检测转子磁场相对于定子绕组的位置，并在确定的相对位置上发出信号控制功率放大元件，使定子绕组中的电流进行切换。
通过位置传感器测量转子的准确位置，使各晶体管在转子的适当位置导通和截止，从而控制各电枢绕组的电流随着转子位置的改变按一定的顺序进行换流，保证了每个磁极下电流的方向，实现了无电刷的无接触式换向。
控制：无刷直流电机使用了位置检测器代替了电刷，电子换向电路代替了机械式换向器，因此电子控制系统是这种电机不可缺少的必要组成部分。
开环控制系统和闭环控制系统。
可以实现电机正反转控制、制动、速度调节。
星形三相六状态无刷直流永磁电动机原理当开关管BG1与BG5导通时，电流由A组线圈进B组线圈出，两个线圈形成的合成磁场方向向上，，规定此时的磁场方向为0度、转子旋转角度为0，如下图。
无刷直流电动机的设计
无刷直流电动机的设计无刷直流电动机（BLDC）是一种基于电子换向器和磁传感器的新型电机，具有高效率、高功率密度、高可靠性、无摩擦等优点，广泛应用于工业、农业、家电和汽车等领域。
本文将介绍无刷直流电动机的设计原理、设计流程和一些关键技术。
一、设计原理无刷直流电动机的工作原理是利用永磁体和电流产生的磁场相互作用，从而产生转矩。
它的转子由一个或多个永磁体组成，通过电流换向器控制电流的方向，从而实现转子的旋转。
无刷直流电动机通常采用三相设计，每相之间的换向角为120度。
二、设计流程1.确定电机的额定功率和转速。
根据设计要求，确定电机的额定功率和转速。
这些参数将决定电机的尺寸、材料和冷却方式等。
2.选择永磁材料和磁路设计。
根据电机的运行环境和功率需求，选择合适的永磁材料。
同时，设计磁路以确保磁通密度的均匀分布和最小的磁路损耗。
3.设计定子绕组和绝缘系统。
根据电机的功率和电压要求，设计定子绕组。
同时，设计合适的绝缘系统以确保电机的安全性和可靠性。
4.确定电流换向器的拓扑和控制策略。
选择合适的电流换向器拓扑（如半桥、全桥等）以及控制策略（如PWM控制、电流环控制等），以实现电机的换向操作。
5.进行磁场分析和电磁设计。
通过磁场分析软件，进行电磁设计。
通过磁场分析，可以得到电机的特性曲线、转矩和功率密度等指标。
6.进行结构设计和热分析。
根据电机的尺寸和电机的工作环境，进行结构设计和热分析。
结构设计要考虑机械强度、制造成本等因素，热分析要考虑散热方式和绝缘系统。
7.制造和测试。
根据设计图纸进行电机的制造。
制造完成后，进行测试，通过测试结果对电机的设计进行修正和优化。
三、关键技术1.电磁设计技术。
电磁设计是无刷直流电动机设计的核心技术，它涉及到永磁体选材、磁路参数计算、磁场分析等方面。
2.电流换向器设计技术。
电流换向器是控制无刷直流电动机运行的关键部件，它的设计直接影响到电机的性能。
目前常用的换向器有半桥、全桥等拓扑，选择合适的拓扑和控制策略对电机的效率和稳定性有重要影响。
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控制元件
转子位置检测和电流检测电路
• 转子位置检测采用反电动势检测的无传感器控 制，为了计算中性点电压VN，必须知道三个绕 组端对地电压(电位)，这可由TMS320LF2407 内的ADC来实现，电流检测采用分流电阻来实 现。分流电阻安装在功率驱动桥的下端，与功 放板地线之间，选定的阻值具有功放板达到允 许的最大电流时，激活过流保护功能，这些信 号在模数转换之前都要通过放大电路放大一定 的倍数，以覆盖整个模数转换范围。
霍尔元件已接通电源， 只要有磁场就会有信号 输出
电磁转矩
T k sin
控制元件
无刷直流电动机的工作原理
• 取W1绕组轴线位置为0ْ，顺时针为正向。在0ْْ 附近 （±45ْ，电角）转子的N极磁场通过霍尔元件H1，其输 出x1使功率晶体管T4导通、绕组W2导通，定子产生水平 向右方向的磁场，转子磁场与定子磁场之间产生顺时针 方向的转矩
控制元件
系统的硬件组成
图中所示的基于TMS320LF2407A的无刷直流电动机控 制系统中，采用TMS320LF2407A作为控制器，处理采 集到的数据和发送控制命令，检测转子的转动位置， 并根据转子的位置发出相应的控制字来改变PWM信号 的当前值，从而改变直流电机驱动电路中功率管的导 通顺序，实现对电动机转速和转动方向的控制。其端 口IOPC口用于按键命令， IOPE口用于点亮相关的信号 指示灯。PWM信号通过驱动放大后，加在开关阵列。 在系统的运行过程中，驱动保护电路会检测当前系统 的运行状态。如果系统中出现过流或欠压情况，会启 动DSP控制器的电源驱动保护，实现控制系统的DSP芯 片和驱动电路的保护。
控制元件
无刷直流电动机的控制方法 • 2恒流斩波控制方法—控制电流幅值 • 优点：电机在额定电压下起动时，电流 以系统固有的梯度快速逼近给定值，动 态响应快且无超调；采用线性调节器时， 系统的稳定性不受影响；在正反转可逆 系统中，通过调节上限值可调节系统的 动态性能；理论上当上限值和下限值接 近时可以实现恒流控制。
无刷直流电动机元部件组成原理框图
控制元件
无刷直流电动机的结构
磁极在转子上，电枢在定子 上；电枢绕组通常是多相绕 组，可接成星形或角形（封 闭形），各相绕组分别与晶 体管开关电路中的功率开关 元件连接。 A相－T1；B相－T2； C相－T3。通过位置传感器
测量转子的准确位置，使各晶 体管在转子的适当位置导通和 截止，从而控制各电枢绕组的 电流随着转子位置的改变按一 定的顺序进行切换，保证了每 个磁极下电流的方向，实现了 无电刷的无接触式换向。
控制元件
反电势过零点的计算
依据基尔霍夫的回路电压定律可以得到以下结果：
• 任何时刻电动机三相绕组之间电压矢量 和为0，即 VAB+VCA+VBC=0。 • 即 (VAN－VNB)＋(VCN－VNA)＋(VBN－ VNC)=0 • 即 [(VA-VN)－(VN－VB)]＋[(VC－VN)－ (VN－VA)]＋[(VB－VN)－(VN－VC)]=0 •
控制元件
第6章无刷直流电动机与交流伺服电动机
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6.1 无刷直流电动机的结构* 6.2 位置传感器* 6.3 无刷直流电动机的工作原理** 6.4 交流伺服电动机* 6.5 无位置传感器的无刷直流电动机* 6.6 无刷直流电动机的应用* 6.7 开关磁阻电动机*
控制元件
交、直流电动机的优缺点
控制元件
• 无刷直流电机工作原理： 定子绕组轮流导 电，形成步进式旋转磁场，带动转子不断转 动。 • 步进电机绕组换流由外加脉冲信号控制。无 刷直流电机绕组换流信号来自本身的传感器。 • 上述无刷电机定、转子磁场轴线夹角θ 为90º 左右，与直流电机相似。
控制元件
转矩波动
Tem K sin 定子和转子磁场间的力矩为 • 变化范围较大，无刷直流电动机瞬时转矩波动较 大。 • 电机幅频特性总是随频率的升高而下降。所以电磁 转矩波动的不利影响，低速时较大。
• 无刷直流电动机由三部分组成：电动机本体、 位置传感器和电子开关电路。
直流电源 电子开关电路 电动机本体
位置传感器
无刷直流电动机组成原理框图
控制元件
无刷直流电动机的结构
主定子 电枢绕组 永磁磁极 功率逻辑开关
无 刷 直 流 电 动 机
电动机本体
主转子 电子开关电路
位置信号处理 传感器定子
位置传感器 传感器定子
直流电动机的优点：机械特性和调节特性线性度好，堵转 转矩大，控制方法简单。 两个特点：1）定子和转子两个磁场轴线之间的夹角约为90ْ 电角，与运行中的负载无关； 2）磁极磁场与电枢电流相互独立，可分别控制。 直流电动机的缺点：有电刷和换向器。 两相伺服电动机的优点：没有电刷和换向器，维护方便， 无火花，无电磁干扰，能在恶劣的 环境下可靠工作。 两相伺服电动机的缺点：机械特性和调节特性具有非线 性，转矩小，效率低。
控制元件
位置传感器
霍尔元件 半导体器件，利用霍尔效应制成的。 霍尔效应
将矩形半导体薄片置于磁场中，在薄片两端通以控制电流I， 则在薄片的另外两侧就会产生一个电势E，这就是霍尔效应。
霍尔电势 霍尔效应产生的电势。
RH
RH E BI d 霍尔常数； －磁场方向的薄片厚度 d
霍尔电势与控制电流的关系
控制元件
反电动势法检测转子位置原理
三相无刷直流电动机在工作时，每相绕组都会产生感应 电动势，电动机每转60 ⁰就需要换相一次，所以在此之 前被截断电流的某相绕组的感应电动势要反相，从而通 过零点。直流电动机每转一转需要换相6次，所以三相 绕组每转一转共有6个过零点，每相两个过零点。当得 知某相的过零点的时刻后，将其延迟30 ⁰就可以得到所 需要的换相信号。反电动势法检测转子位置法是利用这 一原理来实现位置检测。
控制元件
直流电机的磁场
定、转子磁势相对静止原理
控制元件
电角度与机械角度
机械角度
四极电机的磁场
极对数p＝2 磁极主磁场的轴线 机械角度＝90ْ/2=45ْ
电枢磁场的轴线
电角度＝90ْ/2×2=90ْ
控制元件
无刷直流电动机结构
无刷直流电动机－永磁式无刷直流电动机 优点：机械特性和调节特性线性度好，堵转转矩大，控制 方法简单，且无电刷。 缺点：结构复杂
反电势检测法：适用于长时间稳速运行的无刷直流电动机
控制元件
无位置传感器无刷直流电动机的工作原理
在直流无刷电动机中,任何时刻三相中只有两相被 激励。例如：A相中电流在0⁰～120⁰和180⁰～300 ⁰ 期间流动，而在120 ⁰ ～180 ⁰和300 ⁰ ～360 ⁰期间， A相不通电。每一相的反电动势是梯形的，有两个 稳定电压的120 ⁰区间，不通电相的反电动势可以 被测出，间接得到转子位置。基于转子位置，建 立三相逆变桥的功率器件的换向顺序，功率器件 被每60 ⁰有顺序地换向。
T k sin
转子顺时针方向转动，转到90ْ附近（90ْ±45ْ）时，转子 磁场通过霍尔元件H2，其输出y1使晶体管T2导通，绕 组W3导通，定子磁场顺时针瞬间转90ْ电角，垂直向下， 转子所受电磁转矩仍为顺时针方向。
控制元件
电机中各元件工作状况表
45ْ 135ْ 225ْ 315ْ
转子位置（电角）-45ْ
控制元件
无位置传感器的无刷直流电动机
• 通过检测无刷直流电动机的电压、电流等物理量，再 经处理间接求得转子位置，称为无传感器的无刷直流 电动机。
求转子位置的方法：反电势检测法和续流二极管导通检测法
反电势检测法：直流无刷电动机启动后，转子磁极产生的磁通 要切割定子绕组产生的反电势，反电势的大小正比于转子转速 和磁密。当转子极性改变时，反电势波形的正负也随着改变。 因此，只要检测出反电势波形的过零点，就可以确定转子的位置
控制元件
无刷直流电动机的控制方法
• 3两态电流控制方法—斩波频率稳定
• 电机控制的开关频率在不同转速下保持恒定， 需要闭环控制来自动调节电流上、下限的宽度， 适用于双余度、宽范围的调速系统。
• 4电流闭环控制方法
• 通常采用电流给定与反馈的瞬时值检测，利用 闭环控制自动调节PWM的占空比，实时控制 电流的大小。
单向转动的电机与可逆转的电机 位置传感器的输出信号处理电路不同，功放电 路 不同。差别较大。
控制元件
动态方程
无刷直流电动机就是采用电子换向器的直流电机。 电压平衡方程式和转矩平衡方程式分别为
di u Ri L K e , dt
d T Kti J Tc dt
动态方程、动态框图、传递函数与直流电动机完全相 同。 控制无刷直流电机的电压就可以调节电动机的速度。
控制元件
无刷直流电动机的控制
转向控制 无刷电机旋转方向是由电枢绕组的通电顺序决定，通电顺 序是由位置传感器的输出信号决定。
单向转动的电机与可逆转的电机 采用霍尔集成放大电路的无刷电机，正、反转的信号逻 辑处理电路是不同的、单相转动的无刷电机，往往只要 求功放提供单相电流。正反转的无刷电机要求功放提供 两个方向的电流。所以单向转动的电机与可逆转的电机 有较大的区别。
控制元件
无位置传感器的直流无刷电动机
• 通过电机的电压、电流计算转子位置。 • 感应电势与磁密成正比，通过感应电势求得转子的 磁场和位置。感应电势与电压有关。 • 如，三相无刷电机 Ua Ub Uc
E n 0 U no 3
• 采用专用的控制芯片。 • 适用于较长时间稳速运行的无刷电机。如，计算机 的硬盘驱动器中的主轴电动机。
霍尔元件 导通管
导通相 定子磁场轴线 θ
H1 T4
W2 90ْ 90ْ±45ْ
H2 T2
W3 180ْ 90ْ±45ْ
H1 T3
W4 270ْ 90ْ±45ْ