无刷直流电机系统基础知识
电机驱动器文化崛起刚刚几年，我很自然地认为大部分人都不熟悉机电控制系统。为此我召开了几次座谈会，这真是有点费劲的事情。
但是我认为我有义务就这个话题培训其他人，因为我很少看到高校课程除了简单介绍控制理论之外再做其它讲解。我的目标是深入浅出地介绍无刷直流电机。
所有电机都有个概念叫做“换向”，说的是切换电流(用某种方式)以便移动物理转轴的过程。当电流流经线圈时转轴就会移动，从而产生磁场(一般来说，是由永磁体产生的)，这个磁场与原有磁场可能相斥，可能相吸。该力导致转子(电机的运动部分)相对于定子(电机的静止部分)而言发生运动。
磁体是换向的一个很好的类比。当把两个磁体放在桌子上同极相对时，它们会相互排斥。当两个同极距离足够远后，它们将停止移动。如果把一个磁体靠近第二个磁体，第二个磁体也会因同性相斥被推远。如果继续这样做，磁体将持续移动，这就是换向的线性示例。
有刷直流电机实行机械换向，这意味着电机的物理结构实际上会导致电机换向。电刷与换向器接触，随着电机旋转，电流通过电机线圈，将会使极性交替。这允许定子永磁体产生的磁场，始终与转子产生的磁场相反，因而总能产生力。机械换向表示有刷直流电机只需在电机绕组上施加一些电压即可旋转，如图 1所示。
图 1. 有刷直流电机结构
很多读者在看到本文的标题后很可能正处于迷惑中，因为到现在为止我还没有谈及无刷直流电机。不过，为了解释“无刷”，我需要首先解释电刷用在什么地方。
无刷电机的起源从头来讲也是比较简单的：大部分有刷直流电机的问题都来自于电刷。电刷可能打火花、磨损、产生很强的噪音并产生很大一部分功耗，导致速度被严重限制，且不容易冷却。这意味着您不能在任何易燃物周围、需要长使用寿命、静音或高效率的应用条件下、在任何高速或高功耗系统中使用有刷直流电机。这都是电刷显著的缺点，取消电刷就可以解决这些问题，但是不好的地方是同时消除了机械换向。
缺乏机械换向会造成其它问题，因为电机需要换向。无刷电机使用电气换向，听起来很神奇吗？这种换向方式下，您需要确保电机中的电流始终产生一个可以移动转子的磁场。但是看看图 2，您需要先知道转子在哪里，才能考虑如何施加电流来移动转子。
图 2.无刷直流电机结构
无刷直流电机系统的首个重大结构决策是“有传感器(sensored)”和“无传感器(sensorless)”之分。您需要知道转子在哪的话，有两种方法能帮助您：
• 有传感器法，通常使用霍尔效应传感器或编码器，来探测转子的位置。虽然编码器可以给予非常准确的角度反馈，但这种方法成本很高。霍尔效应传感器是一种很受欢迎的磁传感器。在三相无刷直流电机中，部署三个霍尔效应传感器可以实现简单的六步换向。
• 无传感器法，位置估计通常涉及测量或估计电机旋转时产生的逆电动势(EMF)。逆电动势是个复杂的话题，最好单独讲解。简言之，它是电机线圈上生成的电压，即电机速度及电机负载的函数。无传感器法的本质上是一种估计，通常需要进行复杂的计算。随着电机速度的下降(例如，对于位置控制的伺服电机)，无传感器法将变得异常困难，这是因为逆电动势随速度下降。
无刷直流电机系统的第二个重大结构决策是控制方法。如果您知道转子在哪里，需要施加一定的电流来移动转子的话，三相无刷直流电机需要至少六个不同的电位。图 3是一张简图，您可以使用“梯形”、“六步”或“120度”的控制方法来找到无刷直流电机换向的方法。
图 3. 有传感器梯形换向
另外一种方法是为电机施加更平滑的电流波形，这称之为“正弦波”控制或“180度”。与梯形控制相比，当与合适的电机配合使用时，这种控制方法能够提高效率，降低噪音。缺点是要实现平滑电压和电流分布，复杂性比较高，通常需要更准确的脉宽调制(PWM)计时器。
图4. 正弦波整流
在写这篇短文时，我很快就意识到这个主题其实非常宽泛。如磁场定向控制、电机启动、内转子与外转子、极数、Δ(Delta)与Y型绕组，以及许多细节本文无法一一述及。不过，我真心希望您能在读过后，在电机知识方面有所受益。
电机调速控制系统设计需要具备哪些专业知识
电机调速控制系统设计需要具备哪些专业知识
无刷直流电机(简称BLDCM)是一种新型的机电一体化产品,它既具备异步电机结构简单、运行可靠和维护方便的特点,又具有直流电机调速性能好的优点,因此综合运用自动控制、嵌入式系统等技术实现无刷直流电机控制具有重要的理论研究价值和实践应用意义。 本文在掌握无刷直流电机工作原理,并比较分析目前关于无刷直流电机控制系统研究成果的基础上,对无刷直流电机调速控制系统进行了重点研究。利用无刷直流电机的相变量建立其数学模型,提出具体的调速控制方法,并在此基础上分析无刷直流电机的诸多特点。 本文以无刷直流电机调速控制系统在焊接行走设备中的应用为研究背景,设计了一种基于DSP的无刷直流电机调速控制系统。整个直流控制系统的设计采用的双闭环控制,系统外环为转速环,内环为电流环。设计了一种基于控制量调节的Fuzzy-PI控制方法并将其应用在转速环中。该方法主要是根据系统给定速度与反馈速度之间的偏差量取值范围来决定使用模糊控制方法还是带死区的PI控制方法。在模糊控制器中,使用Mamdani关系生成方法并且经过大量实验得到一种基于该系统的模糊控制规则。运用MATLAB/Simulink工具对该系统进行仿真,仿真结果表明,该系统响应速度快,基本无超调,抗干扰能力强,具有较高的控制品质。 系统的主控制器选用的是TMS320F2812数字信号处理器,设计了组成该系统所需要的电源转换电路、电流采样电路、开关电路、位置检测电路等,从而实现该无刷直流电机调速控制。电路设计主要是依据集成度高,电路简单,抗干扰能力强,鲁棒性好等特点进行设计的,并且应用在无刷直流电机调速控制系统中。根据整个系统的实现功能进行软件设计,给出具体的设计流程。
一般直流无刷电机为什么要三个霍尔
无刷电机三个绕组互成120度，为了测量对应转子的三个位置，三个霍尔也应该互成120度分布，这样引线将在电机内绕行较远，才能引出电机，实际接线中，可以在2只120度之间的霍尔中间（相隔60度）设置一个反向霍尔，相当于在对面设置一个同向霍尔，在此引出线可以达到最短。
在半导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集，在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场，电场力与洛伦兹力产生平衡之后，不再聚集。
此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力，使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移，这个现象称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。
扩展资料：
如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电流(Iv)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。
当有磁场时， 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路 (导体) 的两侧，就会产生电压差。这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。
霍尔器件通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等，并可将这些变量进行二次变换；可测量压力、质量、液位、流速、流量等。
霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。如今的霍尔器件都可承受一定的振动，可在零下40摄氏度到零上150摄氏度范围内工作，全部密封不受水油污染，完全能够适应汽车的恶劣工作环境。
参考资料来源：百度百科——霍尔效应
参考资料来源：百度百科——直流无刷电机
什么是无刷直流电机
就是用直流电为电源来驱动，不用电刷换相的电机。
因为是直流电又不用电刷换相，要使电机轴旋转就要通过电子换相的方式，电子换相的方式又分为有霍尔和无霍尔的，但现在一般还是有霍尔。
无刷直流电机的效率高，调速方便，寿命长，随着控制技术的成熟和电子元器件成本的降低，将来的使用会越来越普及。
无刷直流电机基础知识
这没有一个概念哦，无刷直流电机采用直流电，有高低压之分，一般指的是无刷直流电机主体和驱动器组成这种一体化产品。无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，噪声更小，事实上无需维护，寿命更长。直流无刷电机她是自控式运行的，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.....更多的知识你可以参考一下德马克电机，那个公司专业做这种电机的啦。
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