直流无刷电动机的工作原理
直流无刷电机 工作原理
直流无刷电机工作原理
直流无刷电机的工作原理如下：
1. 转子和定子：直流无刷电机由一个旋转的转子和一个固定的定子组成。
转子上通常有永磁体，而定子上包含若干个绕组。
2. 转子位置检测：直流无刷电机需要知道转子的准确位置，以便控制电流的供给。
通常使用霍尔传感器或者内部反电动势（back EMF）来检测转子位置。
3. 电子换向器：电子换向器是直流无刷电机的核心部件，它负责根据转子位置信号来确定绕组的通电顺序，以驱动电机转动。
电子换向器通常由三个半桥电路构成，每个半桥电路控制一个绕组。
4. 绕组供电：电子换向器控制绕组供电的方式类似于三相交流电机，但直流无刷电机使用电子开关（通常是MOSFET）来
实现高效能的绕组电流控制。
5. 反电动势利用：当转子旋转时，绕组周围会产生一个反电动势（back EMF），这个反电动势与转子的速度成正比。
可以
利用反电动势来确定电机的速度以及实现电机的速度控制。
6. 控制算法：直流无刷电机的控制算法通常基于转子位置和反电动势信号。
控制器通过适当调整绕组的电流和开关状态，来实现电机的转速和扭矩控制。
总的来说，直流无刷电机通过转子位置检测、电子换向器、绕组供电和反电动势利用的方式，实现了高效、准确的电机转速和扭矩控制。
这种结构相比传统的直流有刷电机，具有更高的效率、更小的尺寸和更长的使用寿命。
无刷直流电机原理
无刷直流电机原理1. 引言无刷直流电机（Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种通过电子器件控制转子上的永磁体与定子上的线圈之间的磁场相互作用来实现电能转变为机械能的装置。
相比传统的有刷直流电机（Brushed DC Motor），无刷直流电机具有结构简单、寿命长、转速范围广、效率高等优点，广泛应用于工业、家用电器、交通工具等领域。
本文将详细解释无刷直流电机的基本原理，包括其结构组成、工作原理和控制方式。
2. 结构组成无刷直流电机主要由转子和定子两部分组成。
•转子：转子是由永磁体组成的，并且通常采用多极结构。
每个极对应一个磁极，可以是南极或北极。
转子通常采用铁芯材料制造，以提高磁导率和减小磁阻。
在转子上还安装了传感器，用于检测转子位置和速度。
•定子：定子是由线圈组成的，并且通常采用三相对称结构。
每个线圈都由若干匝导线绕制而成，形成一个线圈组。
定子通常采用硅钢片或铁氟龙等绝缘材料进行绝缘和支撑。
3. 工作原理无刷直流电机的工作原理基于磁场相互作用和电磁感应。
•磁场相互作用：当定子上的线圈通电时，会产生一个磁场。
根据安培定律，这个磁场会与转子上的永磁体产生相互作用，使转子受到力的作用而旋转。
因为转子上的永磁体是多极结构，所以在不同位置上受到的力也不同，从而形成了旋转运动。
•电磁感应：在无刷直流电机中，通常使用霍尔传感器来检测转子位置和速度。
霍尔传感器可以检测到转子上的永磁体所在位置，并通过控制器将这些信息反馈给电机驱动器。
根据这些信息，电机驱动器可以准确地控制定子线圈的通断时间和顺序，从而实现对电机的精确控制。
4. 控制方式无刷直流电机的控制方式主要有两种：传感器驱动和传感器无刷。
•传感器驱动：这种控制方式需要使用霍尔传感器等装置来检测转子位置和速度。
通过采集到的转子信息，控制器可以准确地控制定子线圈的通断时间和顺序，从而实现对电机的精确控制。
这种控制方式具有高精度和高效率的特点，但需要额外的传感器装置。
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基于电磁感应原理工作的电动机，它采用了无刷换向技术，相较于传统的有刷直流电机具有更高的效率、更低的噪音和更长的使用寿命。
下面将通过人类的视角，详细介绍无刷直流电机的工作原理。
我们来了解一下无刷直流电机的构造。
无刷直流电机由转子和定子两部分组成。
转子上固定有多个永磁体，而定子上则布置有若干个绕组，绕组上通过电流产生磁场。
转子和定子之间通过磁场相互作用，从而实现电能到机械能的转换。
在无刷直流电机的工作过程中，首先需要将直流电源接入电机的绕组上。
当电流通过绕组时，绕组上产生的磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，使得转子受到电磁力的作用而开始旋转。
这是无刷直流电机启动的第一步。
接下来，为了保持转子的旋转方向和速度的稳定，需要实时地检测转子的位置。
通常采用霍尔传感器来感知转子位置，将感知到的位置信息反馈给控制器。
控制器根据转子位置信息，决定哪些绕组需要通电，以及通电的方式和时间。
通过控制器的精确计算和控制，可以实现绕组的准确通电，从而使转子保持稳定的旋转。
具体而言，当转子转动到某个位置时，控制器会关闭该位置相应的绕组，同时打开下一个位置相应的绕组，以此类推。
通过这种方式，控制器可以实现无刷直流电机的换向操作。
通过不断地换向操作，无刷直流电机可以持续地旋转，实现电能到机械能的转换。
同时，由于无刷直流电机采用了无刷技术，没有了摩擦产生的火花和磨损，因此具有更长的使用寿命和更低的噪音。
总的来说，无刷直流电机通过电磁感应原理实现了电能到机械能的转换。
通过精确的控制器计算和控制，无刷直流电机可以实现稳定、高效、低噪音的工作。
它在家电、工业设备、电动车等领域具有广泛的应用前景。
直流无刷电机的原理
直流无刷电机的原理
直流无刷电机的原理是基于电磁感应和电子控制技术。
它由定子、转子和电子控制器组成。
1. 定子：定子是电机的固定部分，通常由一组绕制在铁芯上的线圈构成。
定子线圈通过交流或直流电源提供电流，产生磁场。
2. 转子：转子是电机的旋转部分，通常由一组永磁体组成。
通过外加的磁场与定子磁场产生相互作用，驱动转子旋转。
3. 电子控制器：电子控制器是控制电机工作的关键部分。
它监测定子磁场和转子位置的信息，然后根据需求调整电流的方向和大小，使电机保持稳定转速或实现特定的运动控制。
在工作过程中，电子控制器会根据转子位置和速度来切换定子线圈的通电顺序，确保电流在各相线圈之间正确地流动，从而产生一个旋转的磁场。
这个旋转的磁场与转子磁场相互作用，使得转子始终被吸引到下一相线圈的磁力最强的位置，从而保持转子的旋转。
与传统的直流有刷电机相比，直流无刷电机减少了刷子和集电环的摩擦和磨损，提高了电机的效率和寿命。
另外，无刷电机的转子通过永磁体实现磁场，因此转子具有良好的动态响应，能够快速切换磁极，实现高速运动和精确控制。
总结来说，直流无刷电机利用电磁感应和电子控制技术，通过定子线圈和转子永磁体的相互作用，实现电能到机械能的转换。
它具有高效率、长寿命和精确控制等特点，广泛应用于各种领域，如家电、汽车、航空航天等。
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。
无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机原理无刷直流电动机的工作原理普通直流电动机的电枢在转子上，而定子产生固定不动的磁场。
为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。
无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。
为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。
无刷直流电动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。
无刷直流电动机的原理简图如图一所示：主电路是一个典型的电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ 调制波的对称交变矩形波。
永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组建处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。
无刷直流电机的原理
无刷直流电机的原理
无刷直流电机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 磁场产生：无刷直流电机中通常有两种磁场，一种是永久磁体产生的静态磁场，称为永磁体磁场；另一种是由电流通过转子上的线圈产生的旋转磁场，称为励磁磁场。
这两个磁场的叠加效应会产生一个旋转磁场。
2. 电流控制：通过驱动电路给定一系列的电流脉冲来控制电机的转速和方向。
驱动电路中的霍尔传感器会检测转子磁极的位置，并将这些信息反馈给控制器。
3. 交换相位：根据霍尔传感器的反馈信号，控制器将电流按照正确的时间和方向注入到电机的不同线圈中。
通过适时地改变线圈的通电状态，可以使得电机转子始终受到一个施加在其上的磁场力矩，从而保持其旋转。
4. 转子运动：由于电机中的励磁磁场是旋转的，这个旋转磁场会与转子中的磁体相互作用，产生一个力矩，使得转子开始旋转。
同时，控制器会根据需要的转速和扭矩要求，实时调整相位和电流，确保电机的稳定运转。
通过这样的工作原理，无刷直流电机能够实现高效率、高扭矩、无刷损耗和无摩擦的运行模式，具有较长的使用寿命和较低的噪音水平，广泛应用于各种需要精确控制转速和扭矩的场合，如工业自动化、家用电器等。
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）。
无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机原理无刷直流电动机的工作原理普通直流电动机的电枢在转子上,而定子产生固定不动的磁场;为了使直流电动机旋转,需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向,使两个磁场的方向始终保持相互垂直,从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转;无刷直流电动机为了去掉电刷,将电枢放到定子上去,而转子制成永磁体,这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而,即使这样改变还不够,因为定子上的电枢通过直流电后,只能产生不变的磁场,电动机依然转不起来;为了使电动机转起来,必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电,这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化,使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角,产生转矩推动转子旋转;无刷直流电动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;无刷直流电动机的原理简图如图一所示：主电路是一个典型的电压型交-直-交电路,逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波;永磁体N-S交替交换,使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波,结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001,通过逻辑组建处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通,也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上,这样转子每转过一对N-S极,T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通;每种状态下,仅有两相绕组通电,依次改变一种状态,定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电度角,转子跟随定子磁场转动相当于60°电度角空间位置,转子在新位置上,使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码,新的编码又改变了功率管的导通组合,使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电度角,如此循环,无刷直流电动机将产生连续转矩,拖动负载作连续旋转;正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的,而不是由逆变器强制换向的,所以也称作自控式同步电动机;●无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置,所以不论转子的起始位置处在何处,电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩,因此转子上不需另设启动绕组;由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直,在铁芯不饱和的情况下,产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比,这正是他励直流电动机的电流-转矩特性;电动机的转矩正比于绕组平均电流；TM=KtlavN M电动机两相组反电势的差比于电动机的角速度；ELL=KeωV所以电动机绕组中的平均电流为：Iav=Vm-ELL/2RaA其中,Vm=δ VDC是加在电动机线间电压平均值,VDC是直流母线电压,δ是调制波的占空比,Ra为每相绕组电阻;由此可以得到直流电动机的电磁转矩：Tm=δ VDC Kt/2Ra-Kt Keω/2RaKt、Ke是电动机的结构常数,ω为电动机的角速度rad/s,所以,在一定的ω时,改变占空比δ,就可以线性地改变电动机的电磁转矩,得到与他励支流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性;无刷直流电动机的转速设定,取决于速度指令Vc 的高低,如果速度指令最大值为+5V对应的最高转速：Vcmaxón max,那么,+5V 以下任何电平即对应相当的转速n,这就实现了变速设定;当Vc设定以后,无论是负载变化、电源电压变化,还是环境温度变化,当转速低于指令转速时,反馈电压Vfb变小,调制波的占空比δ就会变大,电枢电流变大,使电动机产生的电磁转矩增大而产生加速度,直到电动机的实际转速与指令转速相等为止；反之,如果电动机实际转速比指令转速高时,δ减小,Tm减小;发生减速度,直至实际转速与指令转速相等为止;可以说,无刷直流电动机在允许的电网波动范围内,在允许的过载能力以下,其稳定转速与指令转速相差在1%左右,并可以实现在调速范围内恒转矩运行;由于无刷直流电动机的励磁来源于永磁体,所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流；由于转子中无交变磁通,其转子上既无铜耗又无铁耗,所以效率比同容量异步电动机高10%左右,一般来说,无刷直流电动机的能力指针ηcosθ比同容量三相异步电动机高12%-20%;●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动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,而无刷直流电动机的电流或电枢的端电压,就是直接控制电动机转矩的物理量;过去,由于稀土永磁体价格比较高等因素,限制了稀土永磁无刷直流电动机的应用领域,但是随着技术的不断创新,其价格已迅速下降,例如,我公司推出推出BS系列无刷直流电动机的售价已与异步电动机和普通变频器价格之和相差无几;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;无刷电机是指无电刷和换向器或集电环的电机,有称无换向器电机;早在上世纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机得到了广泛的应用;但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢;本世纪中叶诞生了晶体管,因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了;这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机,它克服了第一代无刷电机的缺陷;实用性新型无刷电机是与电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展紧密联系的;它不仅限于交直流领域,还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域;在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的,但性能优良的无刷电机因受到价格的限制,其应用还不十分广泛;下面分别就主要的新型无刷电机进行探索与研究;1 直流无刷电动机直流无刷电动机与一般直流电动机具有相同的工作原理和应用特性,而其组成是不一样的;除了电机本身外,前者还多一个换向电路,电机本身和换向电路紧密结合在一起;许多小功率电动机的电机本身是与换向电路合成一体,从外观上看直流无刷电动机与直流电动机完全一样;直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分,它除了电机电枢、永磁励磁两部分外,还带有传感器;电机本身是直流无刷电机的核心,它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等,还涉及制造费用及产品成本;由于采用永磁磁场,使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构,满足各种应用市场的要求,并向着省铜节材、制造简便的方向发展;永磁磁场的发展与永磁材料的应用密切相关,第三代永磁材料的应用,促使直流无刷电机向高效率、小型化、节能方向迈进;为了实现电子换向必须有位置信号来控制电路;早期用机电位置传感器获得位置信号,现已逐步用电子式位置传感器或其它方法得到位置信号,最简便的方法是利用电枢绕组的电势信号作为位置信号;要实现电机转速的控制必须有速度信号;用获得位置信号相近方法取得速度信号,最简单的速度传感器是测频式测速发电机与电子线路相结合;直流无刷电机的换向电路由驱动及控制两部分组成,这两部分是不容易分开的,尤其小功率用电路往往将两者集成化成为单一专用集成电路;在功率较大的电机中,驱动电路和控制电路可各自成为一体;驱动电路输出电功率,驱动电动机的电枢绕组,并受控于控制电路;目前,驱动电路已从线性放大状态转成脉宽调制的开关状态,相应电路组成也从晶体管分立电路转成模块化集成电路;模块化集成电路有功率双极晶体管、功率场效应管和隔离栅场效应双极晶体管等组成形式;虽然,隔离栅场效应双极晶体管价格较贵,但从可靠安全和性能角度看,选用它还是较合适的;控制电路用作控制电机的转速、转向、电流或转矩以及保护电机的过流、过压、过热等;上述参数容易转成模拟信号,用此来控制较简单,但从发展来看,电机的参数应转换成数字量,通过数字式控制电路来控制电机;当前,控制电路有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成方式;在对电机控制要求不高的场合,专用集成电路组成控制电路是简单实用的方式;采用数字信号处理器组成控制电路是今后发展方向,有关数字信号处理器将在下面交流同步伺服电动机中介绍;目前,在微小功率范畴直流无刷电动机是发展较快的新型电机;由于各个应用领域需要各自独特的直流无刷电动机,所以直流无刷电动机的类型较多;大体上有计算机外存储器以及VCD、DVD、CD主轴驱动用扁平式无铁心电机结构,小型通风机用外转子电机结构,家电用多极磁场结构及内装式结构,电动自行车用多极、外转子结构等等;上述直流无刷电动机的电机本身和电路均成一体,使用十分方便,它的产量也非常大;为了满足大批量、低成本的市场需要,直流无刷电动机的生产必须要形成规模经济;因此,直流无刷电动机是一种高投入、高产出的行业;同时,我们应该考虑到市场也在不断地发展,如家用空调用电机正由3A转向3D,需要大量的中小功率的直流无刷直流电动机,研究和开发中小功率的直流无刷电动机也成当务之急;无刷直流电机BLDCM是在有刷直流电动机的基础上发展来的,但它的驱动电流是不折不扣的交流；无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机;一般地,无刷电机的驱动电流有两种,一种是梯形波一般是“方波”,另一种是正弦波;有时候把前一种叫直流无刷电机,后一种叫交流伺服电机,确切地讲是交流伺服电动机的一种;无刷直流电机为了减少转动惯量,通常采用“细长”的结构;无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多,相应的转动惯量可以减少40%—50%左右;由于永磁材料的加工问题,致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下;这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广,寿命长,维护方便噪声小,不存在因电刷而引起的一系列问题,所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力;直流无刷电机的优越性直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,但直流电机的优点也正是它的缺点,因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能,则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子;碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外,使用场合也受到限制;交流电机没有碳刷及整流子,免维护、坚固、应用广,但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到;现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多,提升驱动电机的性能;微处理机速度亦越来越快,可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中,适当控制交流电机在两轴电流分量,达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能;此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中,而且体积越来越小；像模拟/数字转换器Analog-to-digital converter,ADC、脉冲宽度调制pulse wide modulator,PWM…等;直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相,得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用;直流无刷电机的控制结构直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数P影响：N=120．f / P;在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速;直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制驱动器,控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式;也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速;直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 1 ：电源部提供三相电源给电机,控制部则依需求转换输入电源频率;电源部可以直接以直流电输入一般为24V或以交流电输入110V/220 V,如果输入是交流电就得先经转换器converter转成直流;不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器inverter转成3相电压来驱动电机;换流器inverter一般由6个功率晶体管Q1～Q6分为上臂Q1、Q3、Q5/下臂Q2、Q4、Q6连接电机作为控制流经电机线圈的开关;控制部则提供PWM脉冲宽度调制决定功率晶体管开关频度及换流器inverter换相的时机;直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器hall-sensor,做为速度之闭回路控制,同时也做为相序控制的依据;但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制;图一直流无刷电机的控制原理要让电机转动起来,首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置,然后依照定子绕线决定开启或关闭换流器inverter中功率晶体管的顺序,如下图二 inverter中之AH、BH、CH 这些称为上臂功率晶体管及AL、BL、CL这些称为下臂功率晶体管,使电流依序流经电机线圈产生顺向或逆向旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动;当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时,控制部又再开启下一组功率晶体管,如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管或只开下臂功率晶体管；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反;基本上功率晶体管的开法可举例如下：AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组,但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL;此外因为电子零件总有开关的响应时间,所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去,否则当上臂或下臂尚未完全关闭,下臂或上臂就已开启,结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁;图二当电机转动起来,控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令Command与hall-sensor信号变化的速度加以比对或由软件运算再来决定由下一组AH、BL或AH、CL或BH、CL或……开关导通,以及导通时间长短;速度不够则开长,速度过头则减短,此部份工作就由PWM来完成;PWM是决定电机转速快或慢的方式,如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心;高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间,另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性;至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢,怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要;或者速度回传改变以encoder变化为参考,使信号分辨率增加以期得到更佳的控制;电机能够运转顺畅而且响应良好,P.I.D.控制的恰当与否也无法忽视;之前提到直流无刷电机是闭回路控制,因此回授信号就等于是告诉控制部现在电机转速距离目标速度还差多少,这就是误差Error;知道了误差自然就要补偿,方式有传统的工程控制如P.I.D.控制;但控制的状态及环境其实是复杂多变的,若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握,所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论;P.I.D控制简介一般P.I.D控制如下dutycycle=dutycyclep + dutycyclei + dutycycled图三P.控制比例控制：输出与输入误差讯号成正比关系,即将误差固定比例修正,但系统会有稳态误差;I .控制积分控制：当系统进入稳态有稳态误差时,将误差取时间的积分,即便误差很小也能随时间增加而加大,使稳态误差减小直到为零;D.控制微分控制：当系统在克服误差时,其变化总是落后于误差变化,表示系统存在较大惯性组件或且有滞后组件;微分即是预测误差变化的趋势以便提前作用避免被控量严重冲过头;电机驱动器的保护措施对于驱动器还要有保护措施,当负载过大或不当使用时会造成大电流而将功率晶体管烧毁;为了保护因电流超过规格而破坏驱动器,一般会以加大功率晶体管耐电流或加电流sensor做为保护;其次当电机负载不小的时候,在停止转动时由电机端回送至驱动器的能量及过电压都将危及驱动器,这可配合过电压保护电路加上回生能量消散电路来防治;其它尚有hall-sensor正常与否判定也会影响PWM控制的正确性,这可由控制部判断并适时警告即可;DC无刷电机系列控制疑难杂症处理案例·欲以电流值的大小来判断目前电机的负载状况是否有过载的迹象,该如何测量将电源线的其中一条拔起后,将电表请先调至安培档的一端接至驱动器的电源CONNECTOR其中一接脚,另一端则接至电源插座的另一接脚如下图四,如此即可测量出在现阶段的负载下所必须耗费的电流值,之后再依此电流值来对照电机的电流/扭力对照表,如此即可得知目前的负载状况是正常或是否有过载的情形发生;。
直流无刷电机的工作原理
直流无刷电机的工作原理直流无刷电机是一种使用电子换向技术的电动机，它通过电子控制器来实现换向，而不需要使用传统的机械换向装置。
直流无刷电机具有高效率、低噪音、高功率密度和长寿命的优点，因此在许多应用中得到了广泛的应用，包括家用电器、工业机械、电动汽车等领域。
直流无刷电机的工作原理可以分为电磁学原理和电子控制原理两个方面来解释。
首先，我们来看一下电磁学原理。
电磁学原理：直流无刷电机的核心部件是转子和定子。
转子上安装有永磁体，定子上安装有电磁绕组。
当定子绕组通电时，产生的磁场会与转子上的永磁体磁场相互作用，从而产生电磁力，驱动转子转动。
在传统的直流电机中，换向是通过机械换向器实现的，而在无刷电机中，换向是通过电子控制器来实现的。
电子控制原理：直流无刷电机的电子控制器采用了先进的功率半导体器件，如MOSFET、IGBT等，以及先进的数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）来实现换向控制。
电子控制器根据转子位置和转速信息，精确地控制定子绕组的电流，从而实现换向。
换向时，电子控制器会根据转子位置和转速信息，精确地控制定子绕组的电流，使得电机保持稳定的转速和转矩输出。
这种电子换向技术不仅可以提高电机的效率和动态响应，还可以减小电机的尺寸和重量。
总结起来，直流无刷电机的工作原理是通过电磁学原理和电子控制原理相结合来实现的。
电磁学原理是指利用电磁感应原理来产生电磁力，从而驱动电机转动；电子控制原理是指利用先进的电子控制技术来实现换向控制，从而提高电机的效率和性能。
这种先进的电机技术已经在许多领域得到了广泛的应用，并且随着电子技术的不断发展，直流无刷电机将会有更广阔的应用前景。
无刷直流电机工作原理
无刷直流电机工作原理
无刷直流电机的工作原理是通过电子换向器控制电机的转子上的磁极的磁化方向，使其与定子磁极产生磁相互作用，从而产生转矩。
具体工作过程如下：
1. 电子换向器：电子换向器是无刷直流电机的核心部件，它根据转子位置和速度信号，控制电机的相序，实现电流和转矩的控制。
电子换向器内装有多个功率晶体管，通过开关电路将电流导通到不同的线圈，控制磁场的产生和消失。
2. 励磁：在电机转子上装有多个磁钢，磁钢经过固定的排列，形成一个一定的磁场分布。
磁场中的磁力线与电机的定子磁场相互作用，产生转矩。
3. 转子定位：电机转子上通常装有霍尔元件作为位置传感器，可以检测转子的位置和速度。
这些位置信息通过电子换向器传递给控制器，以确保合适的电流流向相应的线圈。
4. 电流控制：电子换向器根据转子的位置和速度信号，控制电机线圈中的电流方向和大小。
通过适时的切换线圈的电流方向，使得磁场与转子磁极之间的相互作用始终保持在正确的方向上，这样就实现了强有力的转矩输出。
5. 转子运动：根据电流的改变，转子的磁场会不断地与定子磁场进行相互作用，使得转子发生旋转。
根据电子换向器的输出信号控制，电机不断地换向，并在适当的时机切换线圈中的电流方向，从而实现转子的连续运动。
总结起来，无刷直流电机的工作原理就是通过电子换向器控制转子磁极的磁力线方向，使其与定子磁场相互作用，并通过持续不断地改变磁场的方向和大小，实现无刷直流电机的转动。
直流无刷电机工作原理
无刷直流电机1 永磁无刷直流电动机的工作原理有刷直流电动机由于电刷的换向，使得由永久磁钢产生的磁场与电枢绕组通电后产生的磁场在电机运行过程中始终保持垂直从而产生最大转矩，使电机运转。
无刷直流电机的运行原理和有刷直流电机基本相同，即在一个具有恒定磁通密度分布的磁极下，保证电枢绕组中通入的电流总量恒定，以产生恒定的转矩，且转矩只与电枢电流的大小有关。
无刷直流电机的运行还需依靠转子位置传感器检测出转子的位置信号，通过换相驱动电路驱动与电枢绕组连接的各功率开关管的导通与关断，从而控制定子绕组的通电，在定子上产生旋转磁场，拖动转子旋转。
随着转子的转动，位置传感器不断地送出信号，以改变电枢的通电状态，使得在同一磁极下的导体中的电流方向不变。
因此，就可产生恒定的转矩使无刷直流电机运转起来。
由无刷直流电动机的组成来看，它实际上是一个由电动机本体、电子开关线路及转子磁钢位置传感器组成的闭环系统。
电动机本体有星形连接方式和角形连接方式，电子开关线路的逆变器可采用半桥电路或全桥电路，因此，不同的选择会使电动机产生不同的性能并且成本也不同。
下面对此作一个对比。
(l) 绕组利用率 与普通直流电动机不同，无刷直流电动机的绕组是断续通电的。
适当地提高绕组通电利用率可以使同时通电导体数增加，使电阻下降，提高效率。
从这个角度来看，定子绕组三相比四相好，四相比五相好，电子开关线路逆变器采用全桥控制比半桥控制好。
(2) 转矩的波动 无刷直流电动机的输出转矩脉动比普通直流电动机大，因此希望尽量减小转矩脉动。
一般相数越多，转矩的脉动越小。
全桥驱动比半桥驱动转矩的脉动小。
(3) 电路成本 相数越多，驱动电路所使用的开关管越多，成本越高。
全桥驱动比半桥驱动所使用的开关管多一倍，因此成本要高。
多相电动机的结构复杂，成本也高。
综合上述分析，目前以三相星形全桥驱动方式应用最多。
以下就以三相星形全桥驱动的无刷直流电动机为例，用图2-2分析其工作原理。
无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机是一种通过电磁感应产生转矩的电动机，其工作原理与传统的有刷直流电机有所不同。
无刷直流电机的主要构成部分包括定子和转子，其中定子上安装有多个线圈，而转子则是由永磁体构成。
当外加电源施加在定子上的线圈上时，会在定子中产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场会与转子上的永磁体相互作用，从而产生转矩，驱动转子旋转。
在转子旋转的过程中，传感器会监测转子的位置和速度，并通过控制器来调整定子线圈的电流，使得转子能够持续地保持稳定的旋转。
与有刷直流电机相比，无刷直流电机的最大优点在于无需使用碳刷来实现换向。
有刷直流电机在运转过程中，碳刷会与转子上的集电环接触，通过不断地换向来改变线圈的通电方向。
然而，碳刷的摩擦会导致能量损耗和电刷磨损，降低了电机的效率和寿命。
无刷直流电机通过内置的传感器和控制器实现了电流的自动调节和换向，避免了碳刷的使用，减少了能量损耗和维护成本。
此外，无刷直流电机还具有启动转矩大、响应速度快、噪音低等优点，适用于需要高精度和高效率的应用场景。
在工业自动化、电动车辆、航空航天等领域，无刷直流电机已经得到广泛应用。
随着科技的不断发展，无刷直流电机的性能将不断提
升，其在未来的应用前景将更加广阔。
总的来说，无刷直流电机通过自动换向和电流控制实现了高效的转矩输出，具有能量损耗小、寿命长、响应速度快等优点，是一种先进的电动机技术，将在未来的各个领域发挥重要作用。
无刷直流电动机的工作原理
无刷直流电动机的工作原理
无刷直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的驱动装置。
它由定子、转子和电子换向器组成。
1. 定子：无刷直流电动机的定子由电磁铁线圈构成。
这些线圈被连接到电源，通过电流激励产生一个恒定的磁场。
2. 转子：无刷直流电动机的转子是由永磁体组成的。
这些永磁体产生一个恒定的磁场，并且可以在定子产生的磁场里自由旋转。
3. 电子换向器：无刷直流电动机的电子换向器是一个关键的部件，它负责控制定子线圈的电流，使得转子始终保持旋转状态，并且引导电流使其不断改变方向。
这样，转子就可以根据外部环境的需求在不同的方向上旋转。
工作原理如下：
1. 初始状态：当电流通过定子线圈时，定子产生一个恒定的磁场。
2. 转子转动：由于转子是由永磁体组成的，而定子磁场与转子磁场发生互相作用，因此转子开始旋转。
3. 换向器工作：电子换向器探测转子位置并相应地改变定子线圈的电流方向，以保持转子的旋转方向和速度。
4. 维持运转：电子换向器根据转子位置的反馈信号，不断调整定子线圈的电流方向和大小，使转子能够持续地旋转。
无刷直流电动机具有高效率、无需维护、无电刷摩擦等优点，广泛应用于电动车、工业自动化等领域。
无刷电机的工作原理
无刷电机的工作原理无刷电机，又称为直流无刷电机，是一种采用电子换向技术的电动机，与传统的有刷直流电机相比，无刷电机具有结构简单、寿命长、效率高等优点，因此在现代工业和家用电器中得到了广泛的应用。
那么，无刷电机是如何工作的呢？接下来我们就来详细了解一下无刷电机的工作原理。
首先，无刷电机的结构包括定子和转子两部分。
定子上包含若干对互相串联的绕组，这些绕组通过电子换向技术与电源进行连接，形成了一个可以产生旋转磁场的电磁铁。
而转子则是由永磁体制成，当定子中的绕组通电时，就会在转子上产生感应电动势，从而使得转子产生转动。
其次，无刷电机的工作原理主要依靠电子换向技术。
在传统的有刷直流电机中，换向是通过机械刷子来实现的，而无刷电机则是通过电子装置来实现换向。
当转子旋转到一定位置时，电子装置会根据转子位置的反馈信号，控制定子绕组的通断顺序，从而使得电流的方向和大小得以控制，进而实现了对电机的驱动。
此外，无刷电机的工作原理还与电调速系统密切相关。
电调速系统通过监测电机的转速和负载情况，控制电机的电流和电压，从而实现对电机的精确控制。
通过合理的电调速系统设计，可以使无刷电机在不同负载下都能够保持稳定的转速和输出功率，满足不同工况下的使用要求。
总的来说，无刷电机的工作原理是基于电磁感应和电子换向技术的结合。
通过电子换向技术控制定子绕组的通断顺序，实现了对电机的驱动，而电调速系统则可以实现对电机的精确控制，使无刷电机在各种工况下都能够稳定工作。
这些特点使得无刷电机在现代工业和家用电器中得到了广泛的应用，并且在未来的发展中也将会有更加广阔的前景。
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高效、低噪音、高速度、高精度的电动机，广泛应用于各种领域，如汽车、家电、工业自动化、机器人等。
本文将介绍直流无刷电机的工作原理，包括电机结构、电机控制、电机特性等方面。
一、电机结构直流无刷电机的结构与传统的直流有刷电机有所不同，它采用了永磁体和电子换向器代替了传统的电刷和换向环。
这种结构使得电机具有了更高的效率、更低的噪音和更长的寿命。
直流无刷电机通常由转子、定子、电子换向器、永磁体和传感器等组成。
其中，转子是电机的旋转部分，定子是电机的静止部分。
电子换向器是控制电机电流和电压的电路，永磁体是电机的磁场源，传感器用于检测转子的位置和速度。
二、电机控制直流无刷电机的控制是通过电子换向器实现的。
电子换向器根据传感器反馈的转子位置和速度信息，控制电机的相序和电流大小，从而使转子保持旋转。
电机的相序是指电流流向相邻三个电机线圈的顺序。
换向器根据传感器反馈的转子位置信息，控制电流的流向，使得相邻三个线圈依次被通电，从而产生旋转力矩。
电流大小则决定了电机的转矩大小和速度。
三、电机特性直流无刷电机具有许多优点，如高效率、高速度、高精度、低噪音等。
其电机特性主要包括转速-转矩特性、效率-负载特性、电流-转速特性等。
转速-转矩特性是指电机在不同负载下的转速和转矩关系。
通常情况下，电机的转速随着负载的增加而降低，而转矩则随着负载的增加而增加。
效率-负载特性是指电机在不同负载下的效率和负载关系。
电机的效率随着负载的增加而降低，而负载则随着负载的增加而增加。
电流-转速特性是指电机在不同电流下的转速和电流关系。
电机的转速随着电流的增加而增加，而电流则随着电流的增加而增加。
四、总结直流无刷电机是一种高效、低噪音、高速度、高精度的电动机，广泛应用于各种领域。
其工作原理是通过电子换向器控制电机的相序和电流大小，从而使转子保持旋转。
电机特性主要包括转速-转矩特性、效率-负载特性、电流-转速特性等。
直流无刷电机原理
直流无刷电机原理直流无刷电机是一种能够将直流电能转化为机械能的电动机，是现代自动化控制领域中应用广泛的一种电动机。
它具有高效、小体积、高可靠性、低噪声等优点，并且可以通过调节电源电压和调整转子位置等方法实现恒速控制和调速控制。
下面就来详细介绍一下直流无刷电机的工作原理。
直流无刷电机由定子和转子组成。
定子是由一个或多个极对成对连接而成的，而转子是一个具有永磁体节点和电气绕组的部件。
转子中的永磁体节点被称为磁极，以N极和S极之间的磁场为中心旋转。
电气绕组被连接到外部电源中，以激励电流向转子绕组中通过。
转子绕组通常被称为同步电机，因为它们的电流频率与电源频率相同。
直流无刷电机的工作原理本质上是通过交替激励转子上的电气绕组，来产生电动力矩。
转子绕组在永磁体节点上感受到的磁场会导致绕组中的电流发生变化，从而产生磁场。
这种产生的磁场将跟随着转子的运动而旋转，从而使转子绕组中产生的磁场跟着旋转。
接下来，为了使直流无刷电机的转子在运转时能够保持高效，需要同步控制。
在无刷电机工作时，需要有一个控制器来检测转子的位置，以便能够向绕组中通入正确的电流，这样磁场才能够与转子同步旋转。
控制器使用传感器来检测磁极的相对位置并向绕组中通入正确的电流，以便能够产生最大的电动力矩，从而提高电机的效率和性能。
控制器如何通过反馈来保持转子同步运转在直流无刷电机中，控制器通常使用三相无刷电机驱动器电路来控制电机运转。
该电路中包括一个电流控制器，它可以读取电机的电流，并以反馈形式提供给控制器。
控制器使用这个反馈来判断电机的操作状态，并根据需要调整供电电压和频率，以便产生充分的电动力矩。
这种反馈机制确保了电机的转子同步旋转，并能够在负载变化时调整电机的运行状态，以保持最佳的传输效率。
直流无刷电机因其高效、高性能和易于控制的特点，在各种电动工具、电子设备、家用电器、机器人、自动化生产线等方面都得到广泛应用。
例如，直流无刷电机通常用于打印机里的打印机头、汽车电动汽车挡变速器和汽车用于启动内燃机的起动机。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磁同步电动机组成的调速系统，在原理和控制方式 上基本与直流电动机类似，故称这种系统为直流无 刷电动机（ＢＬＤｃＭ）调速系统，方波同步电动机又称 为直流无刷电动机（或方波电动机）。
一、直流无刷电动机的数学模型 直流无刷电动机由定子三相绕组、永磁转子、逆 变器、转子磁极位置检测器等组成，其转子采用特殊 磁路设计永久磁铁．可获得梯形波的气隙磁场，定子 采用整距集中绕组，由逆变器供给方波电流。其一 相气隙磁场感应的反电动势和供电电流之间的关系
分析了直流无刷电动机的运行特性，并推出了其传
递函数。
（０４）
万方数据
直流无刷电动机的工作原理
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
李靖宇， 沈焕泉， 穆伟斌 黑龙江省齐齐哈尔医学院,医学技术学院
农机使用与维修 FARM MACHINERY USING & MAINTENANCE 2009，(2) 0次
ｒ Ｌ＾Ｌ柚
ｅＡ
删＋ Ｉ ｋ ｋ
ｅＢ
【ｋ＾Ｌ血
ｅｃ
万方数据
Ｔ＝（ｅ从ｉ＋ｅＢｉＢ＋ｅｏｉｃ）ｉｎ
（４）
在通电期间，直流无刷电动机的带电导体处于
相同的磁场下，各相绕组的感应电动势为：
ｋ＝（ＰｍＮ／仞）吼ｎ
（５）
星形联结的直流无刷电动机感应电动势Ｅｄ。
由两相绕组经逆变器串联而成，所以有：
Ｅａ＝（２Ｅｍ）＝（ＰｍＮ／３０）瓯ｎ
④
ｏ
图２在恒定电流下的转矩图 如果载流导体正好处在比较强的气隙磁场中，
它所产生的转矩脉动小，转矩平均值较大，如若开关
管的导通时问提前或滞后，则均将导致转矩的脉动
值增加，平均值减小。由上述分析，可以很方便的求
出输出转矩的平均值ＴＩ和感生电动势的平均值Ｅ。。
由平均转矩和平均反电动势便可求得直流无刷电动
机稳定运行时的电压平衡方程式，为此首先定义反
ｎ（ｓ）＝忐ｕ（ｓ）一忐ＴＬ，Ｌ＝ＲｅｌＹ／
３７５磁ＫＴ
（１５）
这样就构成了完整的三相直流无刷电动机的数 学模型。
三、直流无刷电动机及其调速系统的特点 直流无刷电动机及其调速系统具有以下特点：
稀土永磁方波同步电机通入逆变器供给的与电动势
同相的１２。方波电流，就组成了直流无刷电动机。它 比正弦波永磁同步电机出力大，且理论上无电磁转
电动机的动态特性可由下列方程组来描写：
Ｕ一／ｘＵ＝Ｅｌ＋ＩＲ；Ｔ－＝ＫＴＩ
（１３）
Ｔｌ—ＴＬ＝罴育ｄｎ
Ｅｏ＝ｋ，ｎ。经拉氏变换后，可得：Ｕ（Ｓ）一Ａｕ（ｓ）
＝ＥＩ（Ｓ）＋ＲＩ（Ｓ）；Ｔ．（ｓ）＝ＫＴＩ（ｓ）
（１４）
嘶）一Ｔｄｓ）＝罴ｓｎ（ｓ）池（ｓ）＝酬ｓ）ｏ
忽略功率管管压降，根据方程式（１４）可求得直 流无刷电动机的传递函数为：
（６）
因此电磁转矩表达式可化为：
１１０
农机 使 用 与
维 修２００９年第２期
Ｔｄ＝（２ｋＩｄ）胞＝（ＰｍＮ／７ｃ）哦Ｉｄ
（７）
当送入１２０电角度的三相方波电流并使之与每 相感应电动势同相时，直流无刷电动机的转矩脉动 等于零。再加上转子运动方程：
Ｔｄ—ＴＬ＝Ｊ警
（８）
这样就构成了完整的三相直流无刷电动机的数
学模型。
二、直流无刷电机的运行特性和传递函数
由于假设转子磁场所产生的磁感应强度在电动
机气隙中是按正弦规律分布的，即Ｂ＝ＢＭｓｉｎＯ。这
样一来，如果在定子中某一相（例如Ｂ相）绕组中通
人持续的直流电流，所产生的转矩为：
ＴＭ＝Ｚｖ峨ｒＩｓｉｎＯ
（９）
在三相全控电路两两通电时，转子转矩为两个
绕组的转矩合成，其大小为：Ｔ＝√３ＴＭ。它和转子磁 场作用所产生的转矩也将随转子位置的不同而按正 弦规律变化。表示为如图２所示：
电动势系数和转矩系数：
Ｆ
个
Ｉ（ｅ＝言（９）；ＫＴ＝上Ｉｔ＿
（１０）
可由图２得电动机电压平衡方程组为：
Ｕ一／ｘＵ＝Ｅ。＋ｍ
（１１）
可得其机械特性方程为：
ｎ＝巴掣一忐Ｌ
㈣，
由式（１２）可知，直流无刷电动机的机械特性方
程同。式（１２）表示电动机在稳定运行时的机械特性
方程，即一般所说的静态方程。
同理，在上述假定条件不变的情况下，直流无刷
矩脉动现象。直流无刷电动机比正弦波永磁同步电 动机控制简单，逆变器产生方波比产生正弦波容易。
转子只需带有三个敏感元件的磁极位置检测器即 可，因此大大降低其控制系统的成本。
四、小结
建立了直流无刷电动机的数学模型，从数学建
模的角度对三相直流无刷电动机的反电动势、电流、
转速、以及转矩的对应关系进行了讨论。接着详细
纽 甘。 ０。
变化，并假定三相对称，则有：Ｌ＾＝ＩＪＢ＝ＩＪｃ；ｋ＝ＬＫ
［兰］＝［享虽三］×［兰］
ＭＭ
．ｈ
ｅ＾Leabharlann ×唁 Ｌ ＭｅＢ ．ｈ ＋
（２）
Ｍ Ｌ １●●●●Ｊ 厂●纠＿一 ０ １●●●●Ｊ
ｅｃ
［兰］ ＝ ［言墨三］ × ［兰］ ×
岛
［Ｌ三Ｍ Ｌ三Ｍ Ｌ兰Ｍ］Ｐ［兰］＋ ｅＢ （３） ｅｃ
［兰］＝［享虽三］×［圣］×
２００９年第２期
本页已使用福昕阅读器进行编辑。 福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有， 仅供试用。
农 机使 用 与 维修
１０９
直流无刷电动机的工作原理
黑龙江省齐齐哈尔医学院医学技术学院李靖宇沈焕泉穆伟斌
永磁同步电动机的转子采用永久磁铁，使得转 子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种： 一种为正弦波形；另一种为梯形波。习惯上将正弦
本文链接：/Periodical_njwx200902093.aspx
下载时间：2010年4月14日