直流无刷电机电调设计全攻略
基于ATmega8的无刷直流电机电调的设计
基于ATmega8的无刷直流电机电调的设计摘要本文通过以ATmega8单片机为核心，分析了无刷直流电机的原理，从硬件和软件两个方面阐述了无刷直流电机的电调的设计，其中硬件包含了电流的检测、电机换相、电池电压检测、反电势过零检测，软件主要完成了系统程序、场效应管的自检程序、反电势检测程序、以及PPM解码程序。
经过测试该电调能够满足系统的设计需求。
【Key】ATmega8 无刷电机电调笔者在指导学生课外航模兴趣小组的过程中，发现无刷直流电机电调的使用比较频繁，而且很多成品电调不能满足设计需要，所以指导学生完成了此电调的设计，该电调可以直接与无线遥控器相连，通过测试性能稳定，以下是该电调设计中的原理和软硬件系统。
1 无刷直流电机的原理在点与磁的转换过程中主要有三个基本原理，左手定则、右手定则、安培定则。
左手定则用来判断在磁场中载流导体的受力方向，右手定则用来判断切割磁感线的导体产生的电流方向，安培定则用来判断磁感线的环绕方向，无刷电机相关参数的判断和程序的设计基础就是以上三个基本原理。
本系统电调的设计是基于外转子无刷直流电机设计的，该电机的KV值为1000，其采用的结构是12绕组14极（即7对极）。
电机换相的时机只取决于转子的位置，在该系统的设计中采用的是三相的感生电动势的方法来判断定子的位置，该方法的优点是不需要在系统中增加相应的器件，缺点是电机启动时可控性较差。
电机的调速是通过直流电压来控制，单片机通过用PWM方式来控制电机的输入电压，通过PWM占空比的变化来转换为不同大小的等效电压。
2 电调硬件电路的设计2.1 电流检测电路电流检测部分应用一段阻值大小为0.01欧姆的导线，经过MOSFET和电机的电流全都从它那里经过导线而流向GND，通过导线的电流和电阻的阻值相乘从而得到了产生的电压值大小，经过电阻和电容器进行一阶低通滤波，最后接入ATmega8的ADC6通道，通过对于电流值大小的判断实现了对于电流值检测功能。
无刷直流电机设计流程
无刷直流电机设计流程嘿，朋友！今天咱就来唠唠无刷直流电机设计这档子事儿。
这无刷直流电机啊，就像是一个神奇的小宇宙，里面藏着好多学问呢。
要开始设计无刷直流电机，第一步就得明确它的用途。
这就好比你要盖房子，得先知道这房子是用来住人啊，还是做仓库。
我有个朋友叫小李，他想设计一个用于小型无人机的无刷直流电机。
那他就得考虑这个电机要足够轻便，动力还得强劲，能让无人机飞得又稳又快。
这时候就像是给这个电机定了个大方向，就像航海的时候有了指南针一样。
接下来就是确定电机的主要参数啦。
这里面的门道可不少呢。
比如说额定功率、额定转速、转矩这些。
这额定功率啊，就像是一个人的力气大小。
要是功率定小了，就像让一个小孩去干大人的活，根本带不动嘛！而转速就好比一个人跑步的速度，转矩呢，有点像一个人能使出来的爆发力。
我曾经见过一个新手在设计无刷直流电机时，乱定参数，结果电机造出来，那性能差得呀，就像一辆破自行车，怎么骑都费劲。
选磁钢材料也是很关键的一步。
这磁钢材料就像是电机的灵魂所在。
不同的磁钢材料性能差别可大了去了。
有铁氧体磁钢，还有稀土永磁材料呢。
稀土永磁材料虽然贵一些，但是它的性能就像超级英雄一样厉害。
我跟同行老张讨论的时候，他就说：“这稀土永磁材料就像魔法材料一样，能让电机的性能一下子提升好几个档次，不过成本就像个拦路虎啊。
”这时候就得在性能和成本之间权衡，就像走钢丝一样，得小心翼翼。
然后就是绕组的设计啦。
绕组就像是电机的经脉一样。
绕组的匝数、线径这些都很重要。
匝数多了，就像给电机穿上了厚厚的衣服，电阻增大，电流就不好通过了。
匝数少了呢，又像是衣服穿得太薄，性能也会受影响。
这时候就得像裁缝一样，精心剪裁，找到最合适的匝数和线径。
我在学习绕组设计的时候，可没少向老师傅请教。
老师傅就说：“这绕组设计啊，就像绣花，一针一线都得恰到好处。
”转子和定子的设计也不能马虎。
转子就像电机的心脏，定子就像它的外壳。
转子的结构形状会影响电机的转动惯量。
无刷直流永磁电动机设计流程和实例
无刷直流永磁电动机设计流程和实例无刷直流永磁电动机设计实例一. 主要技术指标1. 额定功率：W 30P N =2. 额定电压：V U N 48=，直流3. 额定电流：A I N 1<3. 额定转速：m in /10000r n N =4. 工作状态：短期运行5. 设计方式：按方波设计6. 外形尺寸：m 065.0036.0?φ二．主要尺寸的确定 1. 预取效率63.0='η、 2. 计算功率i P '直流电动机 W P K P NNm i 48.4063.03085.0'=?==η，按陈世坤书。
长期运行 N i P P ?''+='ηη321 短期运行 N i P P ?''+='ηη431 3．预取线负荷m A A s /11000'= 4．预取气隙磁感应强度T B 55.0'=δ 5. 预取计算极弧系数8.0=i α 6．预取长径比（L/D ）λ′=27．计算电枢内径m n B A P D N s i i i 23311037.110000255.0110008.048.401.61.6-?==''''='λαδ 根据计算电枢内径取电枢内径值m D i 21104.1-?= 8. 气隙长度m 3107.0-?=δ 9. 电枢外径m D 211095.2-?= 10. 极对数p=111. 计算电枢铁芯长 m D L i 221108.2104.12--?=??='='λ根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L= m 2108.2-?12. 极距 m p D i 221102.22104.114.32--?=??==πτ 13. 输入永磁体轴向长m L L m 2108.2-?==三．定子结构 1. 齿数 Z=6 2. 齿距 m z D t i 22110733.06104.114.3--?=??==π3. 槽形选择梯形口扇形槽，见下图。
BLDC高效率无刷直流电机AC交流电机设计与控制计算方法
BLDC高效率无刷直流电机AC交流电机设计与控制计算方法一、BLDC无刷直流电机设计与控制计算方法1.电机参数选择：-首先确定设计要求和工作条件，选择合适的额定功率、额定转速和电源电压。
-根据负载特性和运行要求，确定电机的额定转矩和额定电流。
2.磁路设计：-根据电机工作条件和设计要求，计算磁路参数，如磁极数、磁路长度、气隙长度和磁路截面积等。
-选择合适的磁性材料，并计算所需的磁铁尺寸和磁铁磁场强度。
3.绕组设计：-根据电机的功率和电流要求，计算绕组的导线截面积和匝数。
-确定绕组的连接方式和绕组类型，如星型连接或三角形连接。
4.动态参数计算：-计算电机的转子惯量和动态响应时间，以评估电机的加速性能和响应能力。
-根据电机的回转电压常数和回转电流常数，计算电机的电磁时间常数。
5.控制方法选择：- 根据电机的设计、工作条件和控制要求，选择合适的控制方法，如Hall传感器反馈控制或传感器无刷控制。
-考虑电机的转速范围和负载变化，选择合适的控制算法和参数。
二、AC交流电机设计与控制计算方法1.电机类型选择：-根据应用要求和工作条件，选择适合的AC交流电机类型，如异步电机或同步电机。
-根据电源类型和频率，确定电机的极数和对应的额定转速。
2.参数计算：-计算电机的额定功率、额定电流和额定转矩，以满足工作条件和设计要求。
-根据电机的构造和负载要求，计算电机的额定电压和额定频率。
3.转子设计：-对异步电机而言，选择合适的转子类型和转子电阻，以满足起动和运行要求。
-对同步电机而言，确定磁极数和转子类型，计算转子电流和转子电压。
4.绕组设计：-根据电机的额定功率和电流，计组的参数，如导线截面积和匝数。
-根据电机的转矩和输出功率要求，选择合适的绕组连接方式和绕组类型。
5.控制方法选择：-对异步电机而言，选择合适的转矩控制方法，如恒转矩控制或矢量控制。
-对同步电机而言，考虑电机的转速范围和负载要求，选择合适的转速控制方法和参数。
直流无刷电机是如何实现调速的？
直流无刷电机是如何实现调速的？
【导读】直流无刷电机是如何实现调速的？这个问题机电公司每隔几天都会遇到，是对无刷电机有使用需求的潜在客户来电咨询的常见问题，所以很有必要为大家讲解一下这方面的知识。
直流无刷电机没有电刷磨损，维护相对简单，较有刷可靠，但需加装驱动（换向）电路。
直流无刷电机的调速方式第一种情况是：主要靠电压来控制，力矩主要由电流来控制，一般会带一个配套的电机驱动器，改变驱动器的输出电压就可以控制电机的速度，如果没有驱动器，想自己直接控制电机的话，需要看电机的功率和工作电流。
如果是小功率的电机可以用电阻调速（不建议使用，方法很简单，串联个电位器即可，不过这种方式会降低效率，所以不提倡），大功率的电机不能使用电阻调速，因为这样需要一个小阻值大功率的电阻（电机工作阻值很小），这种电阻不好找而且这种方案效率太低，最好还是找个配套的驱动器。
直流无刷电机的第二种调速方式：PWM调速，直流电机的PWM调速原理与交流电机调速原理不同，它不是通过调频方式去调节电机的转速，而是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，改变了输送到电枢电压的幅值，从而达到改变直流电机转速的目的。
它的调制方式是调幅。
PWM控制有两种方式：
1.使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，电机的转速就越高
2.使用PWM控制信号控制三极管导通时间，改变控制电压高低来实现
直流有刷电机的优点在于启动力矩大，调速系统结构简单，价格低廉，然而缺点也有很多如噪音大，容易损坏，要换碳刷，所以逐步被直流无刷电机所取代。
无刷直流电动机调速知识讲解
9.1 同步电动机变压变频调速系统的特点及基本类型
同步电动机的定子与三相异步电动机的一样，而转子是磁极，由 直流励磁或永久磁铁励磁，是交流电动机中两大机种之一。同步 电动机因其转速n与供电电源频率f1之间保持严格的同步关系而得 名。只要供电电源的频率f1不变，其转速n就绝对不变。 同步电动机的应用范围也比较广泛，小到电子钟和记录仪表的定 时旋转机构，大到发电机组、空气压缩机、鼓风机等无不利用其 转速恒定的特点。
上述逆变器为1200通电型的六拍逆变器，每一时刻都只有两只功率 管导通，至于哪两只功率管导通则由转子位置检测器发出的信号 来控制。
10
二、控制方式 按照三相星型桥式接法为例说明其工作方法：
1
3
5
A
4
6
2
B C
逆变器为桥式接法、三相绕组为星型接法
1、两两导通方式 逆变器中功率管导通的顺序一般安排为： ..V 1 . .V 2 . .V 3 V 4 V 5 V 6 V 1 ..... 各触发脉冲相互间隔600，任意时刻有2只功率管导通，每只管子导通 时间为1200，各管子之间换流是在相邻桥臂中进行的。
性或容性三种状态下（同步补偿机就工作在容性状态下）。可调节转子
励磁电流改变输入功率因数，使其在 cos 1下运行。
异步电动机靠加大转差率提高转矩，同步电动机靠加大功率角来提高转 矩。（功率角为定子相电流与感应电动势的夹角）。
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例如，同步电动机的变频启动，转子先加励磁电流，定子绕组输入频率很 低的三相交流电，由于定子（电枢）旋转磁通势的转速很低，可带动转子 开始旋转。将定子频率逐步增加，转子转速随之逐步升高，到达额定转速 时，启动过程结束。
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1
iAC A
无刷直流电机工作原理及PWM调速
稀土永磁材料的Hci 比Hcb 大很多，退磁曲线测
量到Hcb 时，被测的稀土永磁体几乎没有退磁；只有
测量到Hci 这一点时，稀土永磁体才退磁了。
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-1永磁材料及其特性参数
永磁材料的特性参数
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-1永磁材料及其特性参数
永磁材料的特性参数
（6）最大磁能积(BH)max 在B-H 曲线上，每一点都对应一组数值（B，H） 及其乘积BH。在Br 点，H 值为0，故BH 乘积为0； 在Hcb 点B 值为0，故BH乘积也为0。在此两点之间
必定有一点的BH 乘积达到最大，记为(BH)max，并
称它为最大磁能积。永磁材料的最大磁能积代表储存
在它里面的磁能密度。
永磁材料的去磁曲线表示永
磁材料被完全磁化后无外励
磁时的 B—H关系。
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-1永磁材料及其特性参数
永磁材料分类 常用的永磁材料有铝镍钴（AlniCo）、钡铁氧体 （Ba-Ferrite）和锶铁氧体（Sr-Ferrite）、钐钴 （SmCo 2∶17 型和SmCo 1∶5 型）和钕铁硼 （NdFeB），这是按发明的先后顺序排列的； 若按年产吨位排列则为：铁氧体、钕铁硼、铝镍 钴、钐钴；若按销售额排列则为：铁氧体和钕铁 硼并列第一，然后是钐钴、铝镍钴。
Wb。
华北电力大学 电机教研室
《电机学》
§25-1永磁材料及其特性参数
永磁材料的特性参数
（2）磁通密度（B）
单位面积（S）上垂直通过的磁通量（Φ）叫做磁 通密度（B），B=Φ/S。 1T=1Wb/m2，1G=1Mx/cm2，1T=10000G
永磁无刷直流电动机驱动设计的设计方法
永磁无刷直流电动机驱动设计的设计方法永磁无刷直流电动机是一种高效、低噪音、低维护成本的电动机，因其在工业、家电、电动车等领域的广泛应用而备受关注。
本文将介绍永磁无刷直流电动机驱动设计的设计方法。
首先，需要确定电机的参数，包括电机的额定电压、额定电流、额定转速、额定扭矩等。
然后，根据这些参数设计电机的控制器，控制器通常包括功率级、控制模块、电流感应模块等。
在功率级方面，通常采用功率MOS管来实现电机的驱动；在控制模块方面，通常采用PID控制算法来调节电机的转速和转矩；在电流感应模块方面，通常采用霍尔元件或电流互感器来实现电流的采集。
其次，需要确定电机的控制方式，通常有FOC和SVPWM两种方式。
FOC是一种基于空间矢量的控制方式，可以通过调节电机的电流和转矩来实现高效、精确的控制；SVPWM是一种基于正弦信号的控制方式，可以通过调节电机的频率和相位来实现高效、平滑的转速和转矩控制。
最后，需要进行电机的驱动测试和调试。
在测试中，需要对电机的转速、转矩、效率等进行测试，并对控制参数进行调整；在调试中，需要对电机的控制器进行调试，例如调整PID控制算法的参数、调整FOC或SVPWM算法的参数等。
综上所述，永磁无刷直流电动机的驱动设计需要确定电机的参数、设计控制器、确定控制方式，并进行测试和调试。
通过合理的设计和调试，可以实现高效、低噪音、低维护成本的电机控制。
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