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江蘇邱成機電有限公司

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無刷直流電動機是采用半導體開關器件來實現電子換向的，即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優點，廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。

無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理后去控制功率開關電路，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。

位置傳感器有磁敏式、光電

式和電磁式三種類型。采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。

采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發光二極管或小燈泡。轉子旋轉時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等），當永磁體轉子位置發生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產生高頻調制信號（其幅值隨轉子位置而變化）。

*性

電機實物圖變頻技術實際是利用電機控制學原理，通過所謂的變頻器，對電機進行控制。用于此類控制的電機叫做變頻電機。

常見的變頻電機包括：三相異步電機、直流無刷電機、交流無刷電機及開關磁阻電機等。

變頻電機的控制原理

通常變頻電機的控制策略為：基速下恒轉矩控制、基速以上恒功率控制、超高速范圍弱磁控制。

基速：由于電機運轉時會產生反電動勢，而反電動勢的大小通常與轉速成正比。因此當電機運轉到一定速度時，由于反電動勢大小與外加電壓大小相同，此時的速度稱為基速。

恒轉矩控制：電機在基速下，進行恒轉矩控制。此時電機的反電動勢E與電機的轉速成正比。又電機的輸出功率與電機的轉矩及轉速乘積成正比，因此此時電機功率與轉速成正比。

恒功率控制：當電機超過基速后，通過調節電機勵磁電流來使電機的反電動勢基本保持恒定，以此提高電機的轉速。此時，電機的輸出功率基本保持恒定，但電機轉矩與轉速成反比例下降。

弱磁控制：當電機轉速超過一定數值后，勵磁電流已經相當小，基本不能再調節，此時進入弱磁控制階段。

電動機的調速與控制，是工農業各類機械及辦公、民生電器設備的基礎技術之一。隨著電力電子技術、微電子技術的驚人發展，采用“專用變頻感應電動機+變頻器"的交流調速方式，正在以其的性能和經濟性，在調速領域，引導了一場取代傳統調速方式的更新換代的變革。它給各行各業帶來的福音在于：使機械自動化程度和生產效率大為提高、節約能源、提高產品合格率及產品質量、電源系統容量相應提高、設備小型化、增加舒適性，正以很快的速度取代傳統的機械調速和直流調速方案。

由于變頻電源的特殊性，以及系統對高速或低速運轉、轉速動態響應等需求，對作為動力主體的電動機，提出了苛刻的要求，給電動機帶來了在電磁、結構、絕緣各方面新的課題。

變頻電機的應用

變頻調速已經成為主流的調速方案，可廣泛應用于各行各業無級變速傳動。

特別是隨著變頻器在工業控制領域內日益廣泛的應用，變頻電機的使用也日益廣泛起來，可以這樣說由于變頻電機在變頻控制方面較普通電機的*性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機的身影。

電機實物圖

直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，但直流電機的優點也正是它的缺點，因為直流電機要產生額定負載下恒定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。現今半導體發展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直交坐標系統中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當的性能。

此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越?。幌衲M/數字轉換器（Analog-to-digital converter，ADC）、脈沖寬度調制(Pulse wide modulator，PWM）…等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。 [1] 

控制結構

直流無刷電機是同步電機的一種，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數（p）影響：

n=120．f / p。在轉子極數固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器），控制定子旋轉磁場的頻率并將電機轉子的轉速回授至控制中心反復校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載范圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。

直流無刷驅動器包括電源部及控制部、電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉換輸入電源頻率。

電源部可以直接以直流電輸入（一般為24v）或以交流電輸入（110v/220 v），如果輸入是交流電就得先經轉換器（Converter）轉成直流。不論是直流電輸入或交

流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器（Inverter）轉成3相電壓來驅動電機。換流器（Inverter）一般由6個功率晶體管(q1～q6）分為上臂（q1、q3、q5)/下臂（q2、q4、q6）連接電機作為控制流經電機線圈的開關?？刂撇縿t提供pwm（脈沖寬度調制）決定功率晶體管開關頻度及換流器（Inverter）換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩定于設定值而不會變動太大的速度控制，所以電機內部裝有能感應磁場的霍爾傳感器（Hall-sensor），作為速度之閉回路控制，同時也做為相序控制的依據。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。

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