無刷直流電機是采用半導體開關器件來實現(xiàn)電子換向的，即用電子開關器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等長處，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。 

　　無刷直流電念頭由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進行換流（即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)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念頭，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?qū)Ｓ眉�成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁場變化。 

　　采用光電式位置傳感器的無刷直流電念頭，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，因為遮光板的作用，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念頭，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(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號（其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化）。 

　　直流無刷電機的優(yōu)越性 

　　直流電機具有響應快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的機能，但直流電機的長處也恰是它的缺點，由于直流電機要產(chǎn)生額定負載下恒定轉(zhuǎn)矩的機能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)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滾動時會產(chǎn)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稱于直流電機的機能須用復雜控制技術才能達到�，F(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快很多，晉升驅(qū)動電機的機能。微處理機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直交坐標系統(tǒng)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稱的機能。 

　　此外已有良多微處理機將控制電機必須的功能做在芯片中，而且體積越來越�。幌衲�擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無刷電機等于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。 

　　直流無刷電機的控制結(jié)構 

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

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

　　直流無刷驅(qū)動器包括電源部及控制部如圖 (1) ：電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉(zhuǎn)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)，假如輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器(converter)轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉(zhuǎn)成3相電壓來驅(qū)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(jīng)電機線圈的開關。控制部則提供pwm(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關頻度及換流器(inverter)換相的時機。直流無刷電機一般但愿使用在當負載變動時速度可以不亂于設定值而不會變動太大的速度控制，所以電機內(nèi)部裝有能感應磁場的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。 

　　直流無刷電機的控制原理 

　　要讓電機滾動起來，首先控制部就必需根據(jù)hall-sensor感應到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或封閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序，如 下（圖二） inverter中之a(chǎn)h、bh、ch(這些稱為上臂功率晶體管)及al、bl、cl(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如斯就能使電機順時/逆時滾動。當電機轉(zhuǎn)子滾動到hall-sensor感應出另一組信號的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如斯輪回電機就可以依統(tǒng)一方向繼承滾動直到控制部決定要電機轉(zhuǎn)子休止則封閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)；要電機轉(zhuǎn)子反向則功率晶體管開啟順序相反。 

　　基本上功率晶體管的開法可舉例如下： 

　　ah、bl一組→ah、cl一組→bh、cl一組→bh、al一組→ch、al一組→ch、bl一組 

　　但毫不能開成ah、al或bh、bl或ch、cl。此外由于電子零件總有開關的響應時間，所以功率晶體管在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下臂)尚未完全封閉，下臂(或上臂)就已開啟，結(jié)果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。 

　　當電機滾動起來，控制部會再根據(jù)驅(qū)動器設定的速度及加/減速率所組成的命令(command)與hall-sensor信號變化的速度加以比對(或由軟件運算)再來決定由下一組(ah、bl或ah、cl或bh、cl或……)開關導通，以及導通時間是非。速度不夠則開長，速渡過頭則減短，此部份工作就由pwm來完成。pwm是決定電機轉(zhuǎn)速快或慢的方式，如何產(chǎn)生這樣的pwm才是要達到較精準速度控制的核心。高轉(zhuǎn)速的速度控制必需考慮到系統(tǒng)的clock 分辨率是否足以把握處理軟件指令的時間，另外對于hall-sensor信號變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判斷準確性、實時性。至于低轉(zhuǎn)速的速度控制尤其是低速起動則由于回傳的hall-sensor信號變化變得更慢，怎樣擷守信號方式、處理時機以及根據(jù)電機特性適當配置控制參數(shù)值就顯得非常重要。或者速度回傳改變以encoder變化為參考，使信號分辨率增加以期得到更佳的控制。電性能夠運轉(zhuǎn)順暢而且響應良好，p.i.d.控制的恰當與否也無法忽視。之條件到直流無刷電機是閉回路控制，因此回授信號就即是是告訴控制部現(xiàn)在電機轉(zhuǎn)速間隔目標速度還差多少，這就是誤差(error)。知道了誤差天然就要補償，方式有傳統(tǒng)的工程控制如p.i.d.控制。但控制的狀態(tài)及環(huán)境實在是復雜多變的，若要控制的堅固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統(tǒng)的工程控制能完全把握，所以恍惚控制、專家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡也將被納入成為智能型p.i.d.控制的重要理論。

無刷電機外形圖:

無刷電機接線圖:

無刷電機外形圖:

無刷電機接線圖:

無刷電機外形圖:

無刷電機接線圖:

更多組合套件

聯(lián)系人：馬小姐13811333979