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1、无感无刷直流电机基础原理作者永夜极光技术探讨QQ542255641前言1.本文主要讲解无感无刷直流电机的基础原理部分，后续深入理解强烈推荐<<无感无刷电调设计全攻略>>2.如果发现我哪些内容讲错了，请加QQ不吝指正。永夜极光2017年2月1.无刷直流电机基础知识1.1三个基本定则搞电调不是设计电机,不要被无刷电机教材的磁路、磁导率、去磁曲线等术语吓倒，那些东西对搞电调的人来说，意义不大。对入门开发者来说，只需要记牢三个基本定则：左手定则，右手定则，右手螺旋定则。1.1.1左手定则--通电导体在磁场中受到力的作用导体受力方向1.伸开左手，使大拇指和其余四指垂直
2、2.把手心面向N极，四指顺着电流的方向，那么大拇指所指方向就是导体受力方向。力的大小:F=BILsinθB为磁感应强度（单位T）I为电流大小（单位A）L为导体有效长度（单位m）F为力的大小（单位N），θ为：B和I的夹角。1.1.2.右手定则--导体切割磁感线,产生感应电动势电动势大小：E=vBLsinθv为导体的运动速度（单位m/s）B为磁感应强度（单位T）L为导体长度（单位m）θ为B和L的夹角。1.1.3.右手螺旋定则--通电螺线管能够产生磁场磁场方向1.右手握住通电螺线管2.使四指弯曲与电流方向一致3.大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。1.1.4.
3、磁铁静止时的指向静止时,条形磁铁方向与磁场方向相同1.2电机基本概念电动机:电动机也叫马达,电动机是将电能转换成机械能的部件。转子:电动机工作时转动的部分。定子:电动机工作时不转动的部分。内转子电机:转子在定子内部外转子电机:转子在定子外部绕组:绕组就是定子或者转子上的线圈，通电后就会形成一定的磁场，从而推动转子旋转磁极结构:后文的磁极只标明了表面的磁极,省略了不起作用的磁极极数:N极,S级的总数,右图电机有6极极对数:一个南极(S极)，一个北极(N极)，算一对磁极极对数=级数÷2,右图电机有3极对机械角度:就是数学中的“空间几何角度”，恒等于360度。电角
4、度:磁场每转过一对磁极,导体的电动势变化一个周期,定义一个周期为360°电角度。电角度=机械角度*极对数若电机有K对极,那么整个定子内圆有K*360°电角度,右图电机有4对极,因此一圈是360°机械角度,1440°电角度KV值:输入电压每增加1伏特，无刷电机空转转速增加值转速=KV*电压1.比如KV=1000,那么当输入电压10V时,空转转速就是10000rpm(rpm=转/分钟)2.同系列同外形尺寸的无刷电机，根据绕线匝数的多少，会表现出不同的KV特性。绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，扭力大；绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，扭力小。霍尔传感
5、器:霍尔传感器感应磁场方向,并输出高低电平(”1”和”0”),根据霍尔传感器的输出值,就能确定转子的位置。开环:不将控制的结果反馈并影响系统闭环:将控制结果反馈并影响系统死点:转子在这些位置,电机无启动力矩,一般是转子磁场与定子磁场方向平行软启动:使PWM的占空比缓慢上升到设定值N,P:N槽数,P极数,这与电机的结构有关顿感:用手转动转子，可感觉到的一顿一顿的感觉转一周顿感的次数=N和P的最小公倍数。比如12N8P的电机，转一周将感受24次顿感。顿感强的电机与顿感弱的电机相比，启动起来费力一些无感无刷电机:无感指没有霍尔传感器,无刷指没有碳刷1.3内转子无刷
6、直流电机的工作原理1.3.1转子(磁铁)受力情况分析i.转子磁场方向与外部磁场方向垂直通电螺旋管产生磁场,磁铁受到力的作用此时，转子所受的力矩最大(不是力最大),转子受力转动力矩公式(T=FLsinα),此时sinα=1,力矩最大ii.转子磁场方向与外部磁场方向平行此时,磁铁受力最大,力矩=0,转子不会转动力矩公式(T=FLsinα),此时sinα=0,力矩最小注意:N,S极可以调换位置,力不变,斥力变成引力iii.转子从垂直位置转到水平位置由于惯性,还会继续顺时针转动,此时改变电流方向,外部磁场方向变化了,转子就会继续顺时针转动。这样不断改变螺线管中的电流
7、方向,那么转子就会不停转动,改变电流方向这个动作就叫换相。注意：何时换相只与转子的位置有关，而与转速无关。1.3.2.三相二极内转子电机结构实际电机绕组结构很复杂,这里只对最简单的三相两极电机原理进行分析,多极电机的原理是类似的。1.右图显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），三个绕组以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A,B,C。2.当三根线A,B,C之间两两通电时，有6种情况，分别是AB,AC,BC,BA,CA,CB3.每次通电,根据1.1.4磁铁静止指向,转子的N极趋向于与外部合磁场方向平行1.3.3.转动原理注意：转子N极始终趋向于与合
8、磁场方向平行。图(a)中,AB相通电，转子N极会往绿
