无刷直流电机与直流变频电机解读
直流变频空调基本原理及结构
直流变频空调基本原理及结构直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机，其控制电路与交流变频控制器基本一样。
（1）直流变频空调的基本原理•直流变频概念我们把采用无刷直流电机作为压缩机的空调器称为“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为我们都知道直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们已经形成了习惯，对于采用无刷直流压缩机的空调器就称之为直流变频空调。
•无刷直流电机无刷直流电机与普通的交流电机或有刷直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成，定子采用整距集中绕组，简单地说来，就是把普通直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。
这样，就可以省掉普通直流电机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电机称为无刷直流电机。
无刷直流电机既克服了传统的直流电机的一些缺陷，如电磁干扰、噪声、火花可靠性差、寿命短，又具有交流电机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。
所以，直流变频空调相对与交流变频空调而言，具有更大的节能优势。
•转子位置检测由于无刷直流电机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，才能保证电机平稳地运行。
实现无刷直流电机位置检测通常有两种方法，一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。
在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电。
一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用线，捕捉到感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来控制给定子线圈施加方波电压；由于后一种方法省掉了位置传感器，所以直流变频空调压缩机都采用后一种方法进行电机换相。
•直流变频空调与交流变频空调的电控区别交流变频空调的变频模块按照SPWM调制方法，通过三极管的通断，给压缩机三相线圈同时通电，压缩机为一三相交流压机。
永磁无刷直流电机简介
表贴凸出式和插入式转子磁路构造图
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1）表贴凸出式转子磁路构造 • 其构造简朴，制造成本较低，转动惯量较小，多用于矩形
波永磁同步电动机和恒功率运营范围不宽旳永磁同步电动 机中
2）表贴插入式转子磁路构造 • 这种构造可充分利用转子构造磁路旳不对称性所产生旳磁
阻转矩，提升电机旳功率密度。制造工艺也较简朴。一般 用于某些调速永磁同步电动机中。
B
（2）空载时铁心中旳附加（或杂散）损耗，它是由定转子开槽引起旳气隙磁导变化 而产生旳谐波磁场在对方表面产生旳表面损耗及脉振损耗。 （3）电气损耗，是由工作电流在绕组中产生旳损耗，对直流电机或同步电机而言， 也涉及电刷在换向器或集电环上旳接触电阻损耗。
（4）负载时旳附加（或杂散）损耗，是由定子或转子电流所产 生旳漏磁场在定、转子绕组里和铁心及构造件里引起旳多种损耗。
• 假如将一只霍尔传感器安装在接近转子旳位置，当N极逐渐接近 霍尔传感器即磁感应强度到达一定值时，其输出是导通状态；
• 当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时，其输出依 然保持导通状态；只有磁场转变为S极并到达一定值时，其输出 才翻转为截止状态。
• 在S-N交替变化磁场下，传感器输出波形占高、低电平各占50%。 • 假如转子是一对极，则电机旋转一周霍尔传感器输出一种周期旳
✓ 具有很好旳力学特征，韧性好、抗压强度高、可加工等
✓ 价格合理，经济性好
电气学院
• 铁氧体：适合于对电机体积、重量和性能要求不高，而对电机旳经济 性要求高旳场合。
• 铝镍钴：适合于对电机体积、重量和性能要求不高，但工作温度超出 300度或要求温度稳定性好且电机旳成本不高旳场合。
• 钕铁硼：适合于对电机体积、重量和性能要求很高，工作环境温度不 高，对永磁体温度稳定性要求不高旳场合。
直流无刷与有刷电机与直流减速电机与步进电机
直流无刷与有刷电机与直流减速电机与步进电机直流无刷与有刷电机直流减速电机步进电机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? 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? 不需要外加的转子位置检测电路硬件电路简单? 电机换相控制编程简单不需要处理滤波延迟等问题。
缺点? 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? 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?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。
直流无刷电机工作原理
直流无刷电机工作原理
直流无刷电机是一种采用电子换向的电机，它不同于传统的直流有刷电机，无需使用碳刷来实现换向。
直流无刷电机由转子和定子两部分组成，其中转子上的永磁体产生磁场，而定子上的绕组则通过电流产生磁场，从而实现电机的运转。
直流无刷电机的工作原理主要包括磁场产生、电流控制和换向三个方面。
首先是磁场产生。
直流无刷电机的转子上通常安装有永磁体，它可以产生一个恒定的磁场。
而定子上的绕组通过外部电源供电，产生一个可控的磁场。
这两个磁场之间的相互作用产生了电机运转所需的力。
其次是电流控制。
直流无刷电机的定子绕组通过电子器件进行控制，以实现对电流的调节。
一般来说，电机控制器会根据电机转子的位置和速度来控制定子绕组的电流，从而实现对电机转矩和速度的精确控制。
最后是换向。
直流无刷电机的换向是通过电子器件来实现的，
通常采用霍尔传感器或者编码器来检测转子的位置，然后根据检测
结果来控制定子绕组的电流。
这样就可以实现电机的正常运转，并
且避免了传统有刷电机中碳刷的磨损和电火花的产生。
总的来说，直流无刷电机的工作原理是通过控制定子绕组的电
流来产生磁场，从而与转子上的永磁体相互作用，实现电机的运转。
同时，通过精确的电流控制和换向技术，可以实现对电机转矩和速
度的精确控制，从而满足不同应用场景对电机性能的要求。
直流无刷电机由于其结构简单、寿命长、效率高等优点，已经
在各种领域得到了广泛的应用，包括工业生产、家用电器、电动汽
车等。
随着电子技术的不断发展，相信直流无刷电机在未来会有更
广阔的应用前景。
直流无刷电机工作原理详解无刷电机中的专业知识点
直流⽆刷电机⼯作原理详解⽆刷电机中的专业知识点⽆刷电机⼯作原理电磁学基本知识⾸先给⼤家复习⼏个基础定则：左⼿定则、右⼿定则、右⼿螺旋定则。
左⼿定则这个是电机转动受⼒分析的基础，简单说就是磁场中的载流导体，会受到⼒的作⽤。
⽤于判断导线在磁场中受⼒的⽅向：伸开左⼿，使拇指与其他四指垂直且在⼀个平⾯内，让磁感线从⼿⼼流⼊，四指指向电流⽅向，⼤拇指指向的就是安培⼒⽅向（即导体受⼒⽅向）。
右⼿定则这是产⽣感⽣电动势的基础，跟左⼿定则的相反，磁场中的导体因受到⼒的牵引切割磁感线产⽣电动势。
⽤于判断在磁场中运动的导体产⽣的电流⽅向：伸开右⼿，使⼤拇指跟其余四个⼿指垂直并且都跟⼿掌在⼀个平⾯内，把右⼿放⼊磁场中，让磁感线垂直穿⼊⼿⼼，⼤拇指指向导体运动⽅向，则其余四指指向感⽣电动势的⽅向。
也就是切割磁感线的导体会产⽣反电动势，实际上通过反电动势定位转⼦位置也是普通⽆感电调⼯作的基础原理之⼀。
右⼿螺旋定则（安培定则）⽤于判断通电线圈的磁场极性：⽤右⼿握螺线管，让四指弯向螺线管中电流⽅向，⼤拇指所指的那端就是螺线管的N极。
直线电流的磁场的话，⼤拇指指向电流⽅向，另外四指弯曲指的⽅向为磁感线的⽅向。
为什么要讲感⽣电动势呢？不知道⼤家有没有类似的经历，把电机的三相线合在⼀起，⽤⼿去转动电机会发现阻⼒⾮常⼤，这就是因为在转动电机过程中产⽣了感⽣电动势，从⽽产⽣电流，磁场中电流流过导体⼜会产⽣和转动⽅向相反的⼒，⼤家就会感觉转动有很⼤的阻⼒。
不信可以试试。
三相线分开，电机可以轻松转动三相线合并，电机转动阻⼒⾮常⼤看完了三⼤定则，我们接下来先看看电机转动的基本原理。
第⼀部分：直流电机模型我们找到⼀个中学物理学过的直流电机的模型，通过磁回路分析法来进⾏⼀个简单的分析。
状态1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感线⽅向与外磁感线⽅向保持⼀致，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。
无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机的工作原理无刷直流电机的特点直流电机主要有直流有刷电机和无刷直流电机两种。
1．有刷直流电机直流电机以良好的启动性能、调速性能等优点著称，其中属于直流电机一类的有刷直流电机采用机械换向器，使得驱动方法简单，其模型示意图如图所示。
电机主要由永磁材料制造的定子、绕有线圈绕组的转子（电枢）、换向器和电刷等构成。
只要在电刷的A和B两端通入一定的直流电流，电机的换向器就会自动改变电机转子的磁场方向，这样，直流电机的转子就会持续运转下去。
由些可见，换向器和电刷在直流电机中扮演着重要的角色，虽然它可以简化电机控制器的结构，但是，它自身却存在一定的缺点：z 结构相对复杂，增加了制造成本；z 容易被环境（如灰尘等）影响，降低了工作的可靠性；z 换向时会产生火花，限制了使用范围；z 容易损坏，增加了维护成本等。
2．无刷直流电机无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor, BLDCM）的诞生，克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。
图所示无刷直流电机模型，它是从图转化过来的模型。
它主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器（可有可无）组成。
可见，它和直流电机有着很多共同点，定子和转子的结构差不多（原来的定子变为转子，转子变为定子），绕组的连线也基本相同。
但是，结构上它们有一个明显的区别：无刷直流电机没有直流电机中的换向器和电刷，取而代之的是位置传感器。
这样，电机结构就相对简单，降低了电机的制造和维护成本，但无刷直流电机不能自动换向（相），牺牲的代价是电机控制器成本的提高（如同样是三相直流电机，有刷直流电机的驱动桥需要 4 只功率管，而无刷直流电机的驱动桥则需要 6 只功率管）。
图所示为其中一种小功率三相、星形连接、单副磁对极的无刷直流电机，它的定子在内，转子在外，结构和图所示的直流电机很相似。
无刷直流电机工作原理
无刷直流电机工作原理
无刷直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机。
与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机采用了新的控制技术和结构设计，以提高效率、减少噪音和提高可靠性。
无刷直流电机的工作原理基于霍尔效应和电磁感应原理。
无刷直流电机通常由定子、转子和控制器组成。
定子是无刷直流电机的固定部分，通常由一系列电磁线圈组成，这些线圈被称为相。
每个相都有一个对应的霍尔传感器，用于检测转子的位置。
转子是无刷直流电机的旋转部分，通常由永磁体或电磁体组成。
转子上安装有若干个永磁体或电磁体的磁极，这些磁极和定子相的电磁线圈之间建立起磁场。
控制器是无刷直流电机的核心部分，用于控制电流流向电磁线圈。
控制器根据霍尔传感器检测到的转子位置信号，准确地控制电流的方向和大小。
通过改变电流的方向和大小，控制器能够实现转子的旋转。
当电流通过定子相的线圈时，根据电磁感应原理，线圈会产生磁场。
根据磁场的方向和大小，可以吸引或排斥转子上的磁极，从而使转子旋转。
通过不断地改变电流的方向和大小，控制器可以使转子以恒定的速度旋转。
此外，控制器还可以根据外部输入信号调整电机
的转速和扭矩。
总之，无刷直流电机通过控制电流的方向和大小，将直流电能转换为旋转运动。
它具有高效率、低噪音和高可靠性等优点，被广泛应用于工业和消费电子领域。
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）。
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直流无刷电机的知识体系
交流电机 （旋转磁场） 直流电机 （脉冲调速）
直流无刷电机 （电子模拟旋转磁 场，脉冲调速）
直流无刷电机在家电中的应用
变频空调 电动自行车
变频冰箱 冷却风扇 其它
传统直流电机的工作原理
基本 原理
直流通过换向电刷，变为线圈中的交流电 由换向电刷的位置，确定了换向的相位 关键：换向的相位
霍尔元件
应用：
速度测量 计数测量 相位测量
关键的电子元件
IGBT器件 绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor— —IGBT或IGT）
发射极 栅极 G E N+ + ID RN VJ1 + + IDRon E b) c) C IC C G
无刷直流电机
工作原理（结构）
无刷直流电机
工作原理（等效电路）
+
_
无刷直流电机
工 作 原 理
无刷直流电机
工作原理
+
E
E
E
E
_
E
E
无刷直流电机
电流情况
无刷直流变频调速电机
调速电路结构
直流电源 脉冲宽度调制 （PWM） 电子开关电路 （相位切换） 电机绕组 转子位置 传感器
转子位置 检测电路
S
U1 W2 V2
N S
W2
W1 U2 (a)
V1 W1 U2 (b)
V1 W1 U2 (c)
V1 W1 U2 (d)
V1
无刷直流电机（BLDC）
无刷直流电机与直流电机: 转子与定子交换角色
无刷直流电机
无刷直流电机结构示意图
直流电源 电子开关电路 （相位切换） 电机绕组 转子位置 传感器
转子位置 检测电路
四通阀
风 机
各种 传感 器
基本逻辑体系
维 修 逻 辑 体 系
检测
风机 维修
通信 维修
室内机 维修
控制板 维修
各种传 感器
风 机
化 霜
显示
键盘
控制板 变频器 维修 变频 驱动 压缩 机 四通阀 风 机
控制板
各种 传感 器
压缩机 维修
管路 维修
四通阀 维修
基本逻辑体系
教 学 逻 辑 体 系
电子电工基本知识 与技能 电机技术
d - - - - - - - - - - - -- - - - - - V’ FL I V e b FE
I a
EH
++++++++++++++ c
霍尔元件结构
霍尔元件是半导体四端薄片，一般做成正方形， 在薄片的相对两侧对称的悍上两对电极引出线 （一对称激励电流端，另一对称霍尔电势输出 端）
d a 图7—2 霍尔原件结构 b c
无刷直流变频调速电机
调速原理 脉冲宽度调低速
高速速
无刷直流变频调速电机
无刷电机绕组的调速波形
关键的电子元件
霍尔传感器
霍尔效应
金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方 向垂直于薄片，当有电流流过薄片时，在垂直于电流和 磁场的方向上将产生电动势，这种现象称霍尔效应。
单冷空调
制冷原理 普通压缩机 空调安装 管路维修 简单控制板维修
制冷原理
四通阀 冷热空调 传感器 控制板更换 控制板维修
空调结构
空调安装
变频空调
直流无刷电机 直流变频 变频控制器 内外机通信
空调维修
学科型教学法体系
工作过程导向教学法体系
直流无刷电机在家电中的应用
直流无刷电机的优点：无刷直流电机是使用 现代自动控制技术，综合了传统直流电机 与传统交流电机的共同优点的电机 无电刷：无触点，无电火花，无干扰 容易控制，电路简单 变速容易，简单 可有效节省能源
J3
P J2 J1
N
+
N+ NN+ P+
P
N
+
漂移区 缓冲区 注入区
G
C 集电极 a)
IGBT器件
IGBT器件： 导通电阻小，通常小于0.1Ω 反应时间快 大电流，大功率
IGBT器件
旋转磁场与交流电机
旋转磁场可使团合线圈旋转
旋转磁场的产生
三相异步电机结构
旋转磁场的产生
三相异步电机结构
旋转磁场的产生
由三相交流电产生旋转磁场
i iU iV 180° 60° 120° 240° iW 300° ωt 360°
O
U1 V2
N S
U1 W2 V2
S N N
U1 W2 V2
无刷直流电机与直流变频电机
内容提要
空调应用基本逻辑体系 直流无刷电机在家电中的应用 传统直流电机的工作原理 旋转磁场与交流电机 无刷直流电机 无刷直流变频调速电机 关键的电力电子元件
空调应用基本逻辑体系
实体逻辑
各种传 感器 风 机 化 霜 显示 键盘
控制板
控制板
变频 驱动
压缩 机