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。
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。
电机型号大全 (2)
电机型号大全1. 直流电机1.1 直流有刷电机直流有刷电机是一种常见的电动机，在众多领域应用广泛。
以下是一些常见的直流有刷电机型号：•DC130-30：这款直流有刷电机具有高效率和高转矩的特点，适用于机器人、自动门、电动工具等领域。
•DC235-40：这款直流有刷电机体积小巧，功率高，适用于电动车、电动自行车等领域。
•DC320-50：这款直流有刷电机重量轻，适合用于玩具、模型等领域。
•DC500-60：这款直流有刷电机具有高速、高转矩和高效率的特点，适用于机械设备、自动化系统等领域。
1.2 直流无刷电机直流无刷电机是一种高效、低噪音、低维护的电动机。
以下是一些常见的直流无刷电机型号：•BLDC220-20：这款直流无刷电机具有高效率、长寿命和低噪音的特点，适用于家电、汽车等领域。
•BLDC260-25：这款直流无刷电机具有高转矩和低电磁干扰的特点，适用于航空模型、机器人等领域。
•BLDC310-30：这款直流无刷电机适用于无人机、机械手臂、智能家居等领域，具有高速、高转矩和高效率的特点。
•BLDC420-35：这款直流无刷电机适用于电动摩托车、电动汽车等领域，具有高效率和长寿命的特点。
2. 交流电机2.1 三相异步电机三相异步电机是一种常见的交流电机。
以下是一些常见的三相异步电机型号：•Y2-90L-2：这款三相异步电机适用于风机、泵、制冷设备等领域，具有启动转矩大、效率高的特点。
•Y2-100L-4：这款三相异步电机适用于机床、风机、水泵等领域，具有运行稳定、噪音低的特点。
•Y2-132M1-6：这款三相异步电机适用于风机、冷却装置等领域，具有结构紧凑、效率高的特点。
2.2 单相异步电机单相异步电机是一种常见的交流电机，通常用于家庭电器和轻载设备。
以下是一些常见的单相异步电机型号：•YY70-4：这款单相异步电机适用于洗衣机、插座风扇等领域，具有体积小、功率高的特点。
•YY90L-6：这款单相异步电机适用于空调、冷却设备等领域，具有低噪音、运行稳定的特点。
直流无刷电动机的结构
直流无刷电动机的结构嘿，朋友们！今天咱们来好好聊聊直流无刷电动机的结构，这可是个超有意思的玩意儿呢！你看啊，直流无刷电动机就像是一个小巧而精密的“动力小宇宙”。
它的结构里面藏着好多奥秘和巧妙的设计哦。
首先来说说它的定子吧。
定子就像是这个“小宇宙”的稳定基石，安安静静地待在那里，为整个电动机提供坚实的支撑。
它通常由铁芯和绕组组成，这铁芯啊，就好比是电动机的“骨架”，得足够坚固才行。
而绕组呢，就像是缠绕在骨架上的“魔法线圈”，当电流通过的时候，就会产生神奇的磁场。
你可以把它想象成一个充满魔力的漩涡，吸引着周围的力量，为电动机的运转提供动力的基础。
再看看转子，转子那可是个活跃的小家伙呢！它就像一个旋转的舞者，在定子创造的磁场中尽情地舞动。
转子一般由永磁体或者导磁材料制成。
如果是永磁体的转子，那就像是自带超强磁力的小明星，自身就有着强大的磁场，在定子磁场的作用下，快速地旋转起来，带动整个电动机工作。
要是导磁材料制成的转子呢，它就会在电流通过绕组产生的磁场影响下，被磁化并且跟随磁场的变化而转动，就像一个很会配合的小伙伴，和定子默契十足地完成工作。
还有啊，直流无刷电动机里还有一个很重要的部分，那就是换相器。
换相器就像是一个聪明的指挥官，指挥着电流的流向，让电动机能够持续稳定地运转。
它可以根据转子的位置，及时地改变电流在绕组中的方向，确保转子始终受到正确方向的力，不停地旋转下去。
这就好比在一场精彩的接力赛中，换相器就是那个准确传递接力棒的选手，保证每一步都跑得顺顺利利，不让动力中断。
另外，电机的外壳也不能忽视哦。
它就像是电动机的“保护铠甲”，把里面那些精密的部件都好好地包裹起来，不让它们受到外界的干扰和伤害。
同时，外壳还能起到散热的作用，就像给热得冒汗的运动员吹吹风，让电动机在工作的时候不会因为过热而出现问题。
直流无刷电动机的这些结构部件相互配合，简直就是一个完美的团队。
定子提供基础磁场，转子在磁场中旋转产生动力，换相器巧妙地控制电流方向，外壳则保护着整个“团队”并帮助散热。
什么是无刷直流电动机？
什么是无刷直流电动机？
无刷直流电动机是采纳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。
它具有牢靠性高、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。
位置传感器按转子位置的变化，沿着肯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掌握功率开关电路，按肯定的规律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掌握的电子开关电路供应。
位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。
采纳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。
采纳光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按肯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肯定频率间歇产生脉冲信号。
采纳电磁式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将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。
无刷直流电机的组成
无刷直流电机的组成1. 概述无刷直流电机（Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种新型的电动机，其与传统的有刷直流电机相比具有无刷结构、高效率、长寿命、低噪音等优点。
本文将从组成部分、工作原理、应用领域等多个方面深入探讨无刷直流电机的相关内容。
2. 组成部分无刷直流电机由以下几个基本组成部分构成：2.1. 转子转子是无刷直流电机的核心部分，它由永磁体和铁芯构成。
永磁体的磁场产生转矩，推动转子转动。
转矩的大小与永磁体的磁场强度有关。
2.2. 定子定子是无刷直流电机的外部部分，它由线圈和铁芯构成。
线圈通电时产生磁场，与转子的永磁体相互作用，使转子转动。
2.3. 传感器传感器用于检测无刷直流电机的转子位置和速度，并将信号反馈给控制器。
常见的传感器包括霍尔传感器和光电传感器。
2.4. 控制器控制器是无刷直流电机的智能部分，用于控制电机的转速和方向。
它接收传感器的信号，根据设定的参数进行调整，通过与电机的驱动电路配合，实现对电机的精确控制。
2.5. 驱动电路驱动电路将控制器输出的信号转换为电流，并通过功率放大器驱动电机。
驱动电路通过控制电流的大小和方向，实现对转子的精确控制。
3. 工作原理无刷直流电机工作的原理是通过不断交替通断定子的线圈，产生电流，使得定子的磁场与转子的磁场相互作用，从而推动转子旋转。
具体的工作过程可以分为以下几个步骤：3.1. 传感器检测控制器首先接收传感器的信号，检测转子当前的位置和速度，以便进行准确的控制。
3.2. 相序控制控制器根据传感器的信号，判断应该通断哪些线圈，以产生正确的磁场方向和大小。
3.3. 电流控制驱动电路将控制器输出的信号转换为电流，并通过功率放大器，驱动定子线圈。
电流的大小和方向决定了磁场的强度和方向。
3.4. 转子旋转定子的磁场与转子的磁场相互作用，产生转矩，推动转子旋转。
4. 应用领域无刷直流电机由于其高效率、长寿命、低噪音等特点，在许多领域被广泛应用，主要包括以下几个方面：4.1. 工业自动化无刷直流电机可以用于工业机械的驱动，如传送带、机床、风机等。
无刷直流电机
三、无刷直流电机的工作原理
1.机械结构（无刷）
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。
10
光电式位置传感器 （利用光电效应）
固定在定子上的几个光电耦合开关 和固定在转子轴上的遮光盘所组成每只 光电耦合开关是由相互对着的红外发光 二极管(或激光器)和光电管(光电二极管 ， 三极管或光电池)所组成。 红外发光二极管(或激光器)通上电 后， 发出红外光(或激光)； 当遮光盘 随着转轴转动时，光线依次通过光槽( 孔)， 使对着的光电管导通， 相应地产 生反应转子相对定子位置的电信号， 经放大后去控制功率晶体管， 使相应 的定子绕组切换电流。 光电式位置传感器产生的电信号一 般都较弱， 需要经过放大才能去控制 功率晶体管。但它输出的是直流电信号 ， 不必再进行整流。
位 置 检 测 器
霍尔式（霍尔元件） 无位 置传 感器 检测 （控制算法） 反电动势检测
续流二极管工作状态检测
定子三次谐波检测 瞬时电压方程法
电磁式位置传感器 （利用电磁效应）
定、转子磁芯均由高频导磁 材料(如软磁铁氧体)制成。
定子有6个级，间隔的三 个极为同一绕组，接高频电 源，作为励磁极，其他为感 应极，作为输出端。 电机运行时，输入绕组 中通以高频激磁电流，当转 子扇形磁芯处在输出绕组下 面时，输入和输出绕组通过 定、转子磁芯耦合，输出绕 组中则感应出高频信号，经 滤波整形和逻辑处理后，即 可控制逆变器开关管。
BLDC电动机启动原理详解
BLDC电动机启动原理详解无刷直流电动机（BLDC）是一种新型的电动机，它采用无刷交流电机的结构和直流电机的运行模式，具有高效率、高可靠性、长寿命等特点。
在开启BLDC电动机之前，我们需要了解其启动原理。
BLDC电动机由三相绕组组成，绕组上有N极和S极的磁铁，称为永磁转子。
控制BLDC电动机的启动需要通过电子控制器实现。
电子控制器主要由三相桥式整流器、功率晶体管（MOSFET）开关和驱动电路组成。
控制器通过检测电动机电枢上的位置传感器提供的转子位置信号来控制电流的方向和大小。
在初始启动阶段，电子控制器通过处理器计算出电流的相位和大小，然后根据传感器提供的转子位置信号控制MOSFET开关的状态，使得电流按照预定的方向和大小流过相应的相位。
通过不同相位产生的磁场作用于永磁转子，使其开始转动。
在运行启动阶段，当电动机达到一定转速时，电子控制器将实时监测电动机的转子位置，并根据需要调整电流的相位和大小，以保持电机的稳定运行。
此时，控制器会根据转子位置信号切换相位，从而保证转子在正确的位置上，减轻机械振动和噪音。
BLDC电动机的启动过程需要控制器通过不断调整相位和大小，使得电流按照一定的规律流过相应的绕组，产生旋转磁场作用于转子，从而启动和控制电动机的运行。
相比传统的有刷直流电机，BLDC电动机的启动过程更加精确和稳定，同时具有更高的效率和可靠性。
总结起来，BLDC电动机的启动原理是通过电子控制器根据传感器提供的转子位置信号来控制电流的方向和大小，产生旋转磁场作用于转子，实现电动机的启动和运行控制。
通过不断调整相位和大小，保持电机的稳定运行。
BLDC电动机具有高效率、高可靠性、长寿命等特点，被广泛应用于各种领域。
直流无刷电机及其驱动技术
电流方向不同时，产生的磁场方向不同。 若绕组的绕线方向一致，当电流从A相绕组流进，从B相绕组流出时，电流在两个绕组中产生的磁动势方向是不同的。
6步通电顺序
三相绕组通电遵循如下规则： 每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通； 通电顺序如下： 1.A+B- 2.C+B- 3.C- 6.A+C-
2）如何实现换相？
1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C- 必须换相才能实现磁场的旋转，如果根据转子磁极的位置换相，并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互垂直的条件，就能取得最大转矩。 要想根据转子磁极的位置换相，换相时就必须知道转子的位置，但并不需要连续的位置信息，只要知道换相点的位置即可。 在BLDC中，一般采用3个开关型霍尔传感器测量转子的位置。由其输出的3位二进制编码去控制逆变器中6个功率管的导通实现换相。
6步通电顺序
1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C- 每步磁场旋转60度，每6步旋转磁场旋转一周； 每步仅一个绕组被换相。
6步通电顺序
随着磁场的旋转，吸引转子磁极随之旋转。 磁场顺时针旋转，电机顺时针旋转：1→2→3→4→5→6 磁场逆时针旋转，电机顺时针旋转：6→5→4→3→2→1 1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C-
BLDC电机的机械特性曲线
在连续工作区，电机可被加载直至额定转矩Tr. 在电机起停阶段，需要额外的力矩克服负载惯性。这时可使其短时工作在短时工作区，只要其不超过电机峰值力矩Tp且在特性曲线之内即可。
第三章无刷直流电动机PWM控制方案
第三章无刷直流电动机PWM控制方案无刷直流电动机是目前应用广泛的电动机之一，其具有高效率、高功率密度和长寿命的特点。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的控制技术，可以实现对无刷直流电动机的精确控制。
本文将详细介绍PWM 控制方案在无刷直流电动机中的应用。
1.PWM控制原理PWM控制是通过调整开关器件的开通时间来控制电压的有效值，从而实现对无刷直流电动机的控制。
PWM控制的主要原理是将直流供电通过开关器件进行快速切换，使得电机得到一个等效的可调的直流电，从而实现对电动机的控制。
（1）基于单脉冲宽度调制（SPWM）的控制方案SPWM是一种常见的PWM调制技术，其基本思想是将待调制的模拟信号与一个高频的三角波进行对比，通过比较得到一个等效的PWM信号。
在无刷直流电动机中的应用，SPWM控制方案可以实现对电机的速度和转矩的控制。
（2）基于矢量控制的控制方案矢量控制是一种高级的PWM控制技术，可以实现对无刷直流电动机的精确控制。
它通过对电流矢量的调整来实现对电机的转速和转向的控制。
矢量控制具有较高的动态性能和响应速度，能够实现电机的高效运行。
（3）基于空间矢量调制（SVM）的控制方案SVM是一种高级的PWM调制技术，可以实现对无刷直流电动机的高精度控制。
它通过对电流矢量的调整来实现对电机的速度和转矩的控制。
SVM控制具有较高的输出电流质量，让电机运行更加稳定和高效。
3.PWM控制的优势（1）高效率：PWM控制可以实现对电机的高效率控制，可以根据需要调整输出电压和电流，从而使电机运行在最佳点。
（2）高精度：PWM控制可以实现对电机的精确控制，可以根据需要调整输出电压和电流的波形，从而实现对电机速度和转矩的精确控制。
（3）稳定性好：PWM控制可以减小电机的振动和噪声，从而使电机运行更加平稳和稳定。
4.PWM控制的应用（1）工业应用：PWM控制广泛应用于各类工业设备中，如机械加工、自动化生产线等，可以实现对电机的高精度控制，提高生产效率。
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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，
图10－7 霍尔效应原理
根据霍尔垂直于m－d面沿l方向施加控制电流I，则在宽 度为m的方向上会产生霍尔电动势EH，可以表示为
EH
RH
IB d
K H IB
(10－1)
式中,RH为霍尔系数，与材料的电阻率和迁移率有关；KH 为灵敏度。霍尔电动势的极性随磁场B方向的变化而变化。
电枢绕组的相数和功率电子主电路连接方式不同，电 机转矩脉动及绕组利用率也不同。一般来说，相数越多， 转矩脉动越小；在相同相数下，桥式电路比半桥式电路转 矩脉动小，绕组利用率高。但是随着相数的增多，开关电 路中使用的器件也越多，成本也就越高。三相星形桥式电 路采用两两导通方式工作，其绕组利用率较高，力矩波动
图10－4 定子大小齿结构
定子铁心中放置对称的多相（三相、四相或五相）电 枢绕组，对称多相电枢绕组接成星形或封闭形（角形）， 各相绕组分别与电子开关线路中的相应功率开关管相连。 当电动机经功率开关电路接上电源后，电流流入绕组，产 生磁场，该磁场与转子磁场相互作用而产生电磁转矩，电 动机带动负载旋转。电动机转动起来后，便在绕组中产生 反电动势，吸收一定的电功率并通过转子输出一定的机械 功率，从而将电能转换为机械能。要求绕组能流过一定的 电流，产生足够的磁场并得到足够的转矩。
传统直流电动机具有调速和起动特性好、堵转转矩大 等优点，被广泛应用于各种驱动装置和伺服系统。但是， 直流电动机中电刷和换向器之间的机械接触严重影响了电 机运行的精度、性能和可靠性，所产生的火花会引起电磁 干扰，缩短电机寿命，同时电刷和换向器装置使直流电机 结构复杂、噪音大、维护困难，限制了其在很多场合中的 应用，因此，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。随着电子技术的迅速发展以及各种 大功率电子器件的广泛应用，这种愿望已逐步得以实现。
无刷直流电动机（BrushlessDCMotor，BLDCM）正是 随着近年来微处理器技术和新型功率电子器件的不断发展， 以及高磁能积、低成本的永磁材料的出现而逐渐成熟的一种
无刷直流电动机用电子开关线路和位置传感器代替了传 统直流电动机中的电刷和换向器，既具有直流电动机的特性， 又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。 它的转速不再受机械换向的限制，若采用高速轴承，则可以 在高达每分钟数万转的转速下运行。无刷直流电动机将电子 线路与电机融为一体，把先进的电子技术应用于电机领域， 这将促使电机技术更新、更快的发展。
第10章 无刷直流电动机
10.1 概述 10.2 无刷直流电动机系统组成 10.3 三相无刷直流电动机运行分析 10.4 无刷直流电动机的模型 10.5 无刷直流电动机的转矩脉动 10.6 无位置传感器的转子位置检测 10.7 无刷直流电动机的电枢反应 10.8 改变无刷直流电动机转向的方法
10.1 概 述
图10－3 无刷直流电动机内转子结构型式 （a）面贴式；（b）内嵌式；（c）整体粘结式
定子是电机本体的静止部分，称为电枢，主要由导磁
定子铁心用硅钢片叠成以减少铁心损耗，同时为减少 涡流损耗，在硅钢片表面涂绝缘漆，将硅钢片冲成带有齿 槽的冲片，槽数根据绕组的相数和极数来定。常用的定子 铁心结构有两种，一种为分数槽(每极每相槽数为分数)集中 绕组结构，其类似于传统直流电机定子磁极的大齿（凸极） 结构，凸极上绕有集中绕组，有时在大齿表面开有多个小 齿以减小齿槽转矩，定子大、小齿结构如图10－4所示；另 一种与普通的同步电动机或感应电动机类似，在叠装好的 铁心槽内嵌放跨接式的集中或分布绕组，其线圈可以是整 距也可以是短距，为减少齿槽转矩和噪音，定子铁心有时 采用斜槽。
霍尔元件体积小、灵敏度高，但对环境和工作温度有一 定要求，且安置和定位不便，耐震差，易于损坏。霍尔元件 所产生的电动势很低，使用时需要进行放大。在实际应用中， 是将霍尔元件与放大电路一起制作在同一块集成块上，构成 霍尔集成元件，以方便使用。
10.2.3 功率电子开关电路 无刷直流电动机中功率电子开关电路多采用具有自关
光电式位置传感器性能较稳定，输出的是直流电信号， 无需再进行整流。但其本身产生的电信号一般比较弱，需要 放大。
图 10 - 6 光电式位置传感器
3.霍尔元件式位置传感器 霍尔元件式位置传感器是利用半导体材料的霍尔效应 产生输出电压的，它实际上是其电参数按一定规律随周围 磁场变化的半导体磁敏元件。用霍尔半导体材料可制成长 为l、宽为m、厚为d的六面体4端子元件，霍尔效应原理如 图10－7所示。
需要指出的是，无刷直流电动机控制系统中开关电路 的工作频率是由转子的转速决定的，是一种自控式逆变器。 电机中相绕组的频率和电机转速始终保持同步，不会产生 振荡和失步。
10.2.4 控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺
(1)对正/反转、停车和转子位置信号进行逻辑综合，为 功率开关电路各开关管提供开、关信号（换相信号），实
无刷直流电动机用途非常广泛，尤其适用于高级电子 设备、机器人、航空航天技术、数控装置、医疗化工等高
无刷直流电动机有两种定义方式，一种是认为该类电
波形均为正弦波的电动机称为调速永磁同步电动机 （Permanent Magnetic SynchronousMotor，PMSM）；而 将反电动势和供电电流波形均为方波（梯形波）的电动机 称为无刷直流电动机。另一种是将该类电机统称为无刷直 流电动机，将反电动势和供电电流波形均为正弦波的称为 正弦波无刷直流电动机；而将反电动势和供电电流为方波 （梯形波）的称为方波无刷直流电动机。
图10－1 无刷直流电动机系统原理框图
图 10 - 2 无刷直流电动机的基本结构
10.2.1 无刷直流电动机本体,首先应满足电磁方面的要求，保
证在工作气隙中产生足够的磁通，电枢绕组允许流过一定 的电流，以便产生一定的电磁转矩；其次，应满足机械方
电机本体由定子和转子两个主要部分构成，分内转子 和外转子两种型式。除导磁铁心外，转子上安放有用永磁 材料制成的永磁体，形成一定极对数的转子磁极。
图10－10 三相无刷直流电动机的组成示意图
图10－11 转子位置与绕组电流换相示意图
在这种通电方式下，A、B、C三相绕组每隔60°换相一 次。除换相过程外，每一时刻总有两相绕组同时通电。功率 开关管的导通规律为：V1、V6→V1、V2→V3、V2→V3、 V4→V5、V4→V5、V6→V1、V6，共有6个导通状态，每一状 态都有两个开关管同时导通，每个开关管导通120°，因而 该通电方式称为两两导通三相六状态。表10－1给出了星形 联结三相无刷直流电动机两两导通三相六状态的运行规律。
本节将简单介绍电磁式、光电式和霍尔元件式等三种 常用位置传感器的结构和原理。
1.电磁式位置传感器 电磁式位置传感器是利用电磁感应原理来工作的，由 定子和转子两部分组成，其结构如图10－5所示。
图10－5 电磁式位置传感器结构 (a)传感器A－A′剖面图；(b)传感器端面图
在图10－5中，定子上有铁心和线圈，铁心的中间为圆 柱体，安放励磁绕组Wj，绕组外施高频（一般为几千赫兹到 几十千赫兹）电源励磁；铁心沿定子圆周有轴向凸出的极， 极上套有信号线圈Wa、Wb和Wc，以感应信号电压。导磁扇 形片放置在不导磁的铝合金圆形基盘上制成转子，固定在电 动机的转轴上，扇形片数等于电机极对数。由于励磁电源的 频率高达几千赫兹以上，因此定子铁心及转子导磁扇形片均 由高频导磁材料（如软磁铁氧体）制成。可以看出，这实际 上是有着共同励磁线圈的几个开口变压器。当扇形导磁片随 着电动机转子同步旋转时，其与传感器定子圆周凸极的相对 位置发生变化，使开口变压器磁路的磁阻变化，信号线圈匝 链的磁通大小变化，可感应出不同幅值的电动势，依此判断 转子的位置。
假设初始时刻转子处于图10－11(a)所示的位置。此时， 转子位置传感器输出的信号经控制器处理，向功率开关电 路的相应开关管送出开通脉冲，使V1、V6导通；电流从电 源的正极流出，经V1流入A相绕组，再从B相绕组流出，经 V6回到电源的负极，A相绕组正向通电（A+），B相绕组反 向通电（B-）。电枢绕组在空间产生的磁场Ba与转子永磁体 产生的磁场Br相互作用产生电磁转矩，使电机的转子顺时 针转动。