无刷直流电动机 - 优点，应用和控制

定义

无刷直流电动机由永磁体和定子形式的转子组成，以多相电枢绕组的形式。它与传统的DC电动机不同，使得它不含刷子，并且换向使用电子驱动器来馈送定子绕组。

基本上，BLDC电动机可以以两种方式构造 - 通过将转子放置在芯外部和芯中的绕组中，通过将绕组放置在芯外部来说。在前一种布置中，转子磁铁用作绝缘体并降低来自电动机的散热速率并在低电流下操作。它通常用于粉丝。在后一种布置中，电动机散热热量，从而导致其扭矩增加。它用于硬盘驱动器。

4极2相电机操作

无刷直流电动机由电子驱动器驱动，电子驱动器将定子绕组之间的电源电压切换为转子转动。通过向电子控制器提供信息的换能器（光学或磁性）监测转子位置，并基于该位置，确定要激励的定子绕组。该电子驱动器由经由微处理器操作操作的晶体管（每个阶段2）组成。

由永磁体产生的磁场与由定子绕组中的电流引起的场相互作用，产生机械扭矩。电子开关电路或驱动器将电源电流切换到定子，以便在相互作用场之间保持0到90度的恒定角度。霍尔传感器主要安装在定子上或转子上。当转子通过霍尔传感器时，基于北部或南极，它产生高或低信号。基于这些信号的组合，定义要激励的绕组。为了保持电动机运行，随着转子移动以赶上定子场，绕组产生的磁场应该换档位置。

在4杆中，使用单个霍尔传感器，使用单个霍尔传感器，嵌入定子上。当转子旋转时，霍尔传感器感测到位置并根据磁铁（北或南部）的杆，发育高或低信号。霍尔传感器通过电阻连接到晶体管。当在传感器的输出处发生高电压信号时，连接到线圈A的晶体管开始导通，从而为电流提供流动的路径，从而激励线圈A.电容器开始充电到全电源电压。当霍尔传感器检测到转子的极性变化时，它在其输出处产生低电压信号，并且由于晶体管1没有得到任何供应，因此在截止条件下。电容器周围产生的电压是VCC，这是2的电源电压ⁿ当电流通过晶体管时，线圈B通电。

无刷直流电动机有固定的永磁体和固定的电枢，消除了电流连接到动电枢的问题。并且可能在转子上比定子或磁阻电机更多的极点。后者可能没有永磁体，只是在转子上感应的磁极，然后被定时定子绕组拉入一个安排。一个电子控制器取代了有刷直流电机的刷/换向器组件，连续地将相位切换到绕组以保持电机转动。该控制器通过使用固态电路来代替电刷/换向器系统来进行比较定时的功率分配。

7无刷直流电机的优点

• 更好的速度与扭矩特性
• 高动态响应
• 高效率
• 由于没有电气和摩擦损失，使用寿命长
• 无声的行动
• 更高的速度范围

应用程序：

由于材料和设计的进展，因此，无刷直流电机的成本已经下降。这种成本降低，与它在刷子直流电动机上有许多焦点相结合，使无刷直流电动机在许多独特的应用中成为一种流行的组件。使用BLDC电机的应用程序包括但不限制于：

• 消费类电子产品bob足球体育app
• 运输
• 采暖通风
• 工业工程
• 模型工程

工作原则

BLDC电机工作的原则与有刷直流电机相同，即内部轴位置反馈。在有刷直流电机的情况下，反馈是使用机械换向器和电刷实现的。在无刷直流电机中，它是使用多个反馈传感器实现的。在无刷直流电机中，我们大多使用霍尔效应传感器，当转子磁极经过霍尔传感器附近时，它们产生一个高或低信号，可以用来确定轴的位置。如果磁场的方向相反，产生的电压也会相反。

控制无刷直流电动机

控制单元由微电子实现有几种高科技选择。这可以使用微控制器，专用的微控制器，硬布线微电子单元，PLC或类似单元来实现。

模拟控制器仍在使用，但不能相应地处理反馈消息并控制。利用这种类型的控制电路，可以实现高性能控制算法，例如矢量控制，面向导向的控制，高速控制，所有这些控制算法都与电动机的电磁状态有关。此外，对于各种动力学要求，例如滑动电动机控制，自适应控制，预测控制等的外环控制也也是传统的。

除了所有这些外，我们都可以找到高性能PIC（功率集成电路），ASIC（应用特定集成电路）...等。这可以大大简化控制和电力电子单元的结构。例如，今天我们在单个IC中具有完整的PWM（脉冲宽度调制）调节器，可以在某些系统中更换整个控制单元。复合驱动器IC可以提供在三相转换器中驱动所有六个电源开关的完整解决方案。有许多类似的集成电路与越来越多的一天增加。在一天结束时，系统组装可能只涉及一块控制软件，其中所有硬件都呈现为正确的形状和形式。

PWM（脉冲宽度调制）波可用于控制电动机的速度。这里给出了平均电压或者流过电动机的平均电流将根据控制电动机速度的脉冲的开关时间而变化。波的占空比控制其速度。在改变占空比（按时），我们可以改变速度。通过互换输出端口，它将有效地改变电机的方向。

速度控制

无刷直流电动机的速度控制是使电机以期望的速度工作的必要条件。无刷直流电动机的速度可以通过控制输入直流电压来控制。电压越高，速度越快。当电机工作在正常模式或低于额定转速时，通过PWM模型改变电枢的输入电压。当电机运行在额定转速以上时，通过推进现有电流来减弱磁通。

速度控制可以是闭环或开环速度控制。

开环速度控制-它涉及简单地控制直流电压施加到电机终端通过切断直流电压。然而，这导致了某种形式的电流限制。

闭环速度控制-它涉及通过电机的速度反馈来控制输入电源电压。因此，根据错误信号控制电源电压。

闭环速度控制由三个基本组成部分组成。

1. 产生所需PWM脉冲的PWM电路。它可以是微控制器，也可以是定时器集成电路。
2. 一种感测实际电机速度的传感装置。它可以是霍尔效应传感器，红外传感器或光学编码器。
3. 电机驱动器以控制电机操作。

这种改变基于误差信号的电源电压的技术可以通过PID控制技术或使用模糊逻辑。

在无刷直流电动机速度控制中的应用

使用光耦合器和MOSFET布置来控制电动机操作，其中通过来自微控制器的PWM技术控制输入直流电源。当电动机旋转时，由于其轴上存在白色点并且反射红外光，其轴上的红外LED通过白光照射。光电二极管接收该红外光并经历其电阻的变化，从而导致连接晶体管的电源电压的变化，并且给予微控制器的脉冲以产生每分钟的转数。此速度显示在LCD上。

在连接到微控制器的键盘中输入所需的速度。感测速度和所需速度之间的差异是误差信号，并且微控制器基于模糊逻辑根据误差信号产生PWM信号，以使DC电力输入到电动机。

因此，使用闭环控制，可以控制无刷DC电动机的速度，并且可以使其以任何所需的速度旋转。

照片来源：

• BLDC bynmbtc.
• BLDC-DC由pcbheaven