无刷电机的工作原理辛勤学习总结 供大家分享 请给个好品.docx
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无刷电机的工作原理辛勤学习总结供大家分享请给个好品
1无刷电机工作原理？
答：
1）无刷直流电机，一般使用永久磁铁做转子，线圈+铁芯做定子，使用霍尔元件检测转子位置，再用电子开关，让定子产生旋转磁场，驱动转子旋转。
2）无刷直流电动机采用电子换向装置，代替了传统的机械换向装置（换向器和电刷），不但保留了直流电动机良好的调速与启动特性，而且具有交流电动机结构简单和维修方便等优点，这种电动机性能良好，工作可靠，因此，近年来迅速发展。
传统型直流电动机电枢是旋转的，磁极是静止的，但无刷直流电动机于此相反，磁极是旋转的，电枢是静止的，电枢绕组的电流换向可借助位置传感器和电子开关电路来完成。
使电机无刷。
无刷直流电动机一般由电动机、位置传感器、和电子开关三部分组成。
电动机本身由多相（三相、四相、五相不等）电枢绕组定子和一定极对数的永磁体转子组成。
AA、BB、CC表示电动机的三相定子绕组，NS是永久磁铁，是电动机的转子，PS是转子位置传感器，它的转子与电动机的转子同轴相连，BG1、BG2、BG3是电子开关线路的功率开关管，三相绕组A、B、C分别于BG1、BG2、BG3相串联后接到电源上。
它的动作原理是，由PS发出信号控制BG1、BG2、BG3等开关管的导通与截止，当开关管导通时，相应的定子绕组中，就有电流通过并产生磁场，该磁场与永磁转子磁极相互作用便产生力矩，使电动机转子旋转，由于位置传感器转子与电动机同轴相连，因此它的转子也跟着转动并依次地向BG1、BG2、BG3发出信号，控制其导通与截止，从而电枢绕组中的电流随着转子位置的变化依次序换向，使电枢磁场步进式旋转，电动机的转子就连续不断地旋转下去。
3）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。
由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象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。
2、有霍尔电机与无霍尔电机的区别
答：
有霍尔的就是在电机内部放入3个控制元件，根据电机磁铁转动的位置分别提供给三根电源线的控制端，控制三根电源线的正负变化（相当于三相交流电）。
带动电机转动。
无霍尔的就是利用微电脑（很多用单片机），分别控制三根电源线的正负（模拟三相交流电）带动电机转动。
3、51单片机控制的步进电机C语言程序？
答：
我上周刚做的这个实验成功拉，给你参考一下吧这可是我当时辛辛苦苦编出来的啊，不过我用的是L298驱动的和ULN2003一样，你把它换成2003就行拉。
#include
unsignedcharcodetable[]={0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8,0xf9,0x00,0xf1,0xf9,0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0x00};
unsignedchartemp,temp_old;
unsignedcharkey;
unsignedchari,j,k,m,s;
voiddelay（inti）
{
for（m=i;m>0;m--）
for（j=250;j>0;j--）
for（k=10;k>0;k--）;
}
voidsaomiao（）
{
P3=0xff;
P3_4=0;
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
for（i=50;i>0;i--）
for（j=200;j>0;j--）;
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
switch（temp）
{
case0x0e:
key=1;
break;
case0x0d:
key=2;
break;
case0x0b:
key=3;
break;
case0x07:
key=4;
break;
}
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
while（temp!
=0x0f）
{
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
}
}
}
P3=0xff;
P3_5=0;
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
for（i=50;i>0;i--）
for（j=200;j>0;j--）;
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
if（temp!
=0x0f）
{
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
switch（temp）
{
case0x0d:
key=5;
break;
case0x0b:
key=6;
break;
case0x07:
key=7;
break;
}
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
while（temp!
=0x0f）
{
temp=P3;
temp=temp&0x0f;
}
}
}
}
voidmain（void）
{
while
（1）
{
saomiao（）;
if（key==1）
{P1=0;
P2=0;
saomiao（）;
}
if（key==2）
{
temp_old=key;
for（s=0;s<8;s++）
{P2=table[s];
P1_4=0;
delay（13）;
saomiao（）;
if（key!
=temp_old）
{
P1_4=1;
break;
}
}
}
if（key==3）
{
temp_old=key;
for（s=0;s<8;s++）
{P2=table[s];
P1_5=0;
delay（5）;
saomiao（）;
if（key!
=temp_old）
{
P1_5=1;
break;
}
}
}
if（key==4）
{
temp_old=key;
for（s=0;s<8;s++）
{P2=table[s];
P1_6=0;
delay（20）;
saomiao（）;
if（key!
=temp_old）
{
P1_6=1;
break;
}
}
}
if（key==5）
{
temp_old=key;
for（s=9;s<17;s++）
{P2=table[s];
P1_7=0;
delay（13）;
saomiao（）;
if（key!
=temp_old）
{
P1_7=1;
break;
}
}
}
if（key==6）
{
temp_old=key;
for（s=9;s<17;s++）
{P2=table[s];
P1_5=0;
delay（5）;
saomiao（）;
if（key!
=temp_old）
{
P1_5=1;
break;
}
}
}
if（key==7）
{
temp_old=key;
for（s=9;s<17;s++）
{P2=table[s];
P1_6=0;
delay（20）;
saomiao（）;
if（key!
=temp_old）
{
P1_6=1;
break;
}
}
}
}
}
5、三相异步电机工作原理？
三相异步电动机的工作原理应该是：
当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。
由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。
由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。
转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。
电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：
当电动机的三项定子绕组（各相差120度电角度），通入三项交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
6、直流电动机的基本工作原理实例？
如果直流电机的转子不用原动机拖动，而把它的电刷A、B接在电压为U的直流电源上（如图2所示），那么会发生什么样的情况呢？
从图上可以看出，电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。
前面已经说过，载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此，ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。
根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab边受力的方向是向左，而cd边则是向右。
由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小相等。
这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。
当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。
线圈转过半州之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。
因此，电磁力Fdc的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。
可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。
从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。
换向器和电刷就是完成这个任务的装置。
在直流发电机中，换向器和电刷的任务是把线圈中的交流电变为直流电向外输出；而在直流电动机中，则用换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。
可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键性部件。
当然，在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动，就带动整个转子旋转。
这就是直流电动机的基本工作原理。
比较直流发电机和直流电动机的工作原理可以看出，它们的输入和输出的能量形式不同的。
正如前面已经说过，直流发电机由原动机拖动，输入的是机械能，输出的是电能；直流电动机则是由直流电源供电，输入的是电能，输出的是机械能
7、何时换相？
答：
换相的时机只取决于转子的位置。
对于换相控制有三种方式：
第一种是光电编码盘；第二种是霍尔效应器件也就是所谓的有感无刷控制器；第三中就无霍尔效应元件的换相控制方式也就是所谓的无感无刷控制器。
8、无感无刷电机怎么换相？
答：
利用第三相的感生电动势。
无感驱动方式的优点在于省略了三个霍尔传感器，整套系统分量更轻，结构更简单。
其缺点在于启动比较麻烦（这个在后文会具体分析），启动的时候可控性较差，要达到一定转速后才变得可控。
9、无感无刷电机的工作状态？
答：
在AB通电期间，你会发现线圈CC’的C边在图（a）中切割N极的磁力线并产生一个正向的感生电动势，在图（b）中确是切割S极的磁力线而产生一个反向的感生电动势了；C’边的情况也类似。
（这里我们定义：
在转子逆时针旋转时，C边切割N极磁力线和C’边切割S极磁力线产生的感生电动势为正；AA’和BB’也用类似的定义）。
这说明，在AB相通电期间，如果我们去测量线圈CC’上的电压，会发现其间有一个从正到负的变化过程。
10、换相策略？
答：
不同电机生产厂家的换相策略不一样。
11、单片机的电机驱动的速度调控？
答：
直流电机怎么调速？
当然是用直流电压来控制。
电压越高，转得越快；电压越低，转得越慢。
不过遗憾的是，单片机并不能输出可调的直流电压，于是只好变通一下，用脉宽调制（PWM）方式来控制电机的输入电压。
PWM占空比越高，等效电压就越高，占空比越低，等效电压就越低。
当然，单片机给出的PWM波形只是控制信号，而且最高电压也只有5V，其能量并不足以驱动无刷直流电机，所以必须要再接一个功率管来驱动电机。
功率管可以是MOSFET（场效应管），也可以是IGBT（绝缘栅双极晶体管）。
12、六臂全桥驱动电路原理
为了清楚地说明问题，我们先将原图作一些简化。
图2-2六臂全桥式驱动电路
Q1到Q6为功率场效应管，当需要AB相导通时，只需要打开Q1,Q4管，而使其他管保持截止。
此时，电流的流经途径为：
正极→Q1→线圈A→绕组B→Q4→负极。
这样，六种相位导通模式：
AB,AC,BC,BA,CA,CB分别对应的场效应管打开顺序为Q1Q4,Q2Q2,Q3Q2,Q3Q6,Q5Q6,Q5Q4。
很简单么？
好，接下来说一些稍微复杂一点的问题。
不知道各位有没有注意到Q1~Q6的每个场效应管旁边还并联着一个二极管，这是干什么用的，画蛇添足的设计么？
非也。
我们在第一章曾经提到，无刷直流电机的调速是用PWM波形的占空比来调，图2-2中，采用的是H_PWM--L_ON方式来驱动的，也就是上臂采用PWM信号控制，而下臂常开的一种驱动方式。
比如在AB相导通时，单片机给Q1的栅极是PWM信号，而给Q4的栅极是常开信号，这样你就可以通过控制Q1输入端的PWM信号占空比来控制驱动电机的有效电压。
此时A端和B端的电压波形如图2-3的圆圈中所示（我们等会儿再讲C相电压是怎么回事）。
现在问题来了，A相的电压是可以突变的，但是由于电感的作用，流经AB线圈的电流是不能突变的。
你不给人家一条活路，人家是要造反的，这里所谓的造反就是线圈由于自身电感的作用产生极高的瞬时反电动势（回忆一下：
diULdt=）而击穿元器件。
所以这时候二极管的作用就来啦，在PWM信号的低电平期间，电流是按照图2-4所示的箭头路径续流的。
由于负极端电位强制为零，二极管有一个正向压降，A点的电压就可以在瞬间
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moyuan2000@第31页无感无刷直流电机之电调设计全攻略V0.01
降到比零略小的值，与图2-3的实验结果相吻合。
图2-3各相电压波形（摘自网友lijieamd实验结果）
图2-4AB相续流期间电流方向
由于A点电位忽上忽下的变化，会导致ABC线圈的中点电位也会忽上忽下的变化（中点电位总是等于A点和B点电位的平均值），我们来看看这样会对我们采样C点的反电动势有什么影响。
当PWM处于高电平期间，A点的电压值接近12V，中点的电压值接近6V，根据我们在第一章的分析，C线圈产生的感生电动势叠加在中点上，会在C点产生接近于12V的电压值。
然后PWM进入低电平期间，A点电位迅速降到略小于零，中点电位也会迅速降到略小于零，这时C线圈的感生电动势就会以零为基点往上叠加，此时C点的电压就是略小于6V，这个也可以在图2-3中得到验证。
虽然C点电压向下穿越了6V，但是回忆一
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moyuan2000@第32页无感无刷直流电机之电调设计全攻略V0.01
下比较器的结构（见图2-5），由于中点电压和C点电压同时降低和升高，所以不管中点电位如何变化，只要C线圈本身的感生电动势不过零，比较器输出就不会产生跳变。
有人也许会问，这个悬浮的中点电压是怎么测得的呢，又不能从中点引根线出来。
其实这是通过一个设计很巧妙的分压电路根据A点和B点的电压值估计出来的，这个放到下面的“反电势过零点检测电路”一小节详讲。
图2-5比较器电路图
随着转子继续旋转，C线圈的感生电动势终将由正变负，而被比较器给感知到。
至于图2-3的波形图中为什么没有C电压为负值的点，因为C端电压如果负得太厉害，Q2的二极管就会导通，而将C端电位钳制在-1V左右。
C点理想的电压波形我想应该是这样的：
图2-6C点电压波形（想象图）
图2-3中其实还有一个知识点，是关于消磁事件的，这个放在第三章软件部分讲。
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