超声波无刷电机调速(直流无刷调速电机)

1. 直流无刷调速电机

无刷电机的转速是依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流的交变频率来控制的。

无刷电机的正式叫法是无刷直流电机。由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像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。

无刷电机和有刷电机区别在于：

有刷电机是用电刷来交替变换电磁场的。而无刷电机则不用电刷，直接给线圈输入交替变换的电磁场；

在结构上有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢。而无刷电机的转子是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相连，定子是绕组线圈。

换个角度来说，无刷电机的主体是依靠控制器为定子线圈绕组提供交替变换的电磁场来驱动转子工作的。改变输入到定子线圈上的电流的交变频率和电流大小，可以控制电机主体的转速和功率。

2. 直流无刷电机如何调速

　无刷直流电动机就是变频技术与直流电机相结合的产物，其具有效率高、噪音低、调速精度高、振动小、调速范围宽、寿命长等特点。下面就空调用无刷直流电机的组成及工作原理作简要介绍：　　⑴直流电机的组成　　直流电机本体：定子主要采取集中式绕组，根据控制不同，绕组相数有单相、二相、三相、四相等结构，用的最多的是三相绕组结构，绕组接法有星型接法和环形接法两种，绝大部分绕组采用星型接法。转子部分采用磁钢，磁钢提供电机的主磁场。电机控制部分：无刷电机的控制方式主要有PAM(脉幅调制技术)和 PWM(脉宽调制技术)，两种控制方式各有优缺点。　　高压油位置传感器PWM驱动电路原理框图，主要由控制电路、逆变电路、三角波发生器、比较器、保护电路等组成。从原理框图可以看出，无刷直流电机的控制部分只包含一直一交变频电路中的逆变部分，整流及滤波部分由空调的主电控完成。　　⑵工作原理　　众所周知，永磁体提供的磁极磁场在电机旋转过程中固定不变的，这就是要求每个时刻定子绕组产生的电枢磁场必须与转子的磁极磁场相对应，即绕组的电流方向、导通与关断受转子位置的控制。因此，无刷直流电机必须有转子位置信号输出给电机的控制电路，电机的控制电路根据转子位置信号来控制相应的功率开关管的导通与关断，从而控制相应绕组的电流方向、导通与关断。定子绕组若按一定的通电顺序进行切换，就可以形成一个与转子位置对应的旋转磁场，使电机按要求的旋转方向旋转。相对磁钢的某一磁极而言，每个时刻与它对应的电枢磁场是固定的，即绕组的电流方向是固定的，这与有刷直流电机类似。　　无刷直流电机运行原理图，绕组为三相星形接法，120度均布，采用三相半桥驱动方式，转子为一对极。在图示位置，磁钢的磁极中心线与A相绕组对齐，此时的控制电路根据转子位置检测信号，使S1开关管触发导通，B相绕组通电，在B相绕组磁场的作用下，转子将顺时针旋转120独门，到达虚线转子所示的位置，磁钢的磁极中心线与B相绕组对齐，此时，控制电路根据转子位置检测信号，使S1开关管关断，使S3开关管导通，A相绕组通电，转子在A相绕组磁场的作用下，转子将顺时针旋转120度，按上述通电顺序循环导通，转子就顺时针旋转下去。无刷直流电机采集转子位置信号，前者，电机结构简单，但电机起动困难;后者，电机结构稍复杂，但起动平稳、可靠，目前大部分的无刷直流电机均采用后者。位置传感器的种类很多，空调用的无刷直流电机一般采用霍尔元件作为位置传感器。　　无刷直流电机大部分采用三相星形绕组结构，桥式控制电路，下面就二相导通星形三相六状态的无刷直流电机的驱动原理作详细介绍：在此电机结构中，电机一般需要三个霍尔元件。两个霍尔元件之间的空间夹角为120度电角度，所以输出的脉冲信号相隔120度电角度。从真值表可以看出，每个霍尔元件一次导通 180度，每隔60度必有一个霍尔元件的输出状态发生却换，三个霍尔元件的输出状态的组合共有六种。与上述的霍尔元件的输出状态相对应，在一个周期内，三相绕组间隔60度电角度换相一次，每个时刻有两条相绕组导通，每相绕组连续导通120度。每相绕组正反向各导通一次，导通时间占三分之二周期。假定电枢各相绕组的导通次序为：UV\UW\VW\VU\WU\WV。　　电机在该电枢磁场的作用下，按既定方向旋转。真值表的参数必须与控制电路的逻辑程序相吻合，电枢磁场与转子主磁场将不匹配，电机将能运转或倒转。　　⑶电机调速　　就调速原理来说，无刷直流电机类似于一般的直流电机，通过改变电枢两端的直流电压大小来改变电动机的转速。无刷直流电机有两种改变电压的方法：PAM 和PWM，PAM是电压的脉冲度保持不变，调节电压的幅值大小来改变电压的平均值大小;PWM正好相反，即电压脉冲幅值不变，脉冲宽度磕掉。PAM方式调速。其调速线性度好、噪音低，控制电路简单，但线路较复杂，噪音较大，主要用于高压电机。　　⑷PWM调速的实现　　Vi为固定频率和固定电压的三角波，Vsp为直流电机电压，两者输入一比较，Vi输入比较器的同相端。当Vsp大于Vi时，比较器输出信号Vo为高电平，当Vsp小于Vi时，比较器输出信号Vo为低电平，Vo为一系列等宽度的脉冲波形，调节Vsp电压的大小，即可调节Vo的脉冲宽度的大小。直流高压 Vm施加到电机绕组两端，即可在绕组两端得到脉冲电压幅值不变，脉冲电压宽度可调的电压，调节Vo的脉宽占空比，机可调节电机绕组两端的电压平均值的大小，从而调节电机转速。PWM控制方式输出给绕组的电压波形是一系列等宽度的矩形波，矩形波含义较大成分的谐波。

3. 直流无刷电机变频调速

直流无刷电机，属于直流电机，和有刷的在原理上是一致的。不同的是无刷是用磁敏元件代替电刷来检测转子的磁极位置。 2. 变频电机，实际就没这个东西，这是名词有误!电机本身没有变频功能，“变频”是商家的抄作广告词，这里的电机属于交流电机，因为交流电机的转速与其供电频率成正比。 3. 变频功能是由变频器产生的，可实现对电机的无级调速!

4. 现在只要是大牌的洗衣机，都是用直流无刷电机！为了吸引消费者，会写成直流无刷变频电机！

4. 直流无刷电机调速有几种方法

1、内部电位器调速

内部电位器调速就是无刷驱动器本身自带的0-5V的电压调节器，可以控制电压来调节转速。

2、外部电位器调速

外部电位器调速跟内部电位器调速一样，只不过是外接一个0-5V的电压调节器，一样是控制电压来调节转速，这个根据客户的需求来定。

3、占空比（PWM）调节转速

无刷电机的PWM控速原理与交流电机调速原理不同，它不是通过调频方式去调节电机的转速，而是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，更改了输送到电枢电压的幅值，从而达到更改无刷电机转速的目的。它的调制方式是调幅。PWM操控有两种方式：

（1）采用PWM信号，操控三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，马达的转速就越高。

（2）采用PWM操控信号操控三极管导通时间，更改操控电压高低来实现。

5. 有刷直流电机调速

直流可以认为是频率为0的交流 直流电动机并不是用变频器来改变转速的 改变直流电动机的转速有三种方法：

1.改变电枢回路的电阻，通过调节串联在电枢回路中的调节电阻来实现

2.改变电动机气隙磁通量

3.改变电枢电压。前两种调速方法不能满足数控机床的要求，第三种调速方法因具有恒转速特性、机械特性好、经济性能好等特点而被广泛应用。而一般是采用大功率晶体管脉宽调制（PWM）调速驱动系统。顺便也简讲交流异步电动机交流异步电动机的转速为：n=60f/p (1-s) p为极对数 所谓变频器就是改变频率 看上面式子就知道和转速的关系变频器是一种能够实现对交流电动机进行自由并且无级调速的电力电子装置 分类有 1.交-交变频器2.交-直-交变频器 交流变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，并随着技术的不断改进，交流变频调速已逐渐取代了滑差调速，变级调速，直流调速等系统，在节能降耗、提高功效、提高产品的产量和质量、提高自动化程度等方面起着重要作用哦

6. 直流无刷电机可以调速吗

电调即为电子调速器

（Electronic Speed Control，ESC），有电子是不是就有机械呢？是的，很久之前早期的调速器是使用舵机控制可调电阻拨片来实现，此类称为机械调速器，现已退出历史舞台，就不再说了。电调主要作用是根据给定的控制信号控制电机的转速，说一千道一万，就是一个调速器而已。

根据控制电机种类不同，可以分为有刷电调和无刷电调。当然随着无刷电机的大力发展，在相同功率下无刷电机的体积比有刷电机小很多以及无刷电机控制方案逐渐成熟和完善，使得无刷电调在市场上逐渐占据了主流。对于我们搞电机控制的人来说，电机调速就那几种”套路”，况且这个还是无刷直流电机

，从本质上来讲，还是属于直流电机。只不过将原来有刷直流电机的机械换向器，改成了现在的电子换相器。那么直流电机怎么调速？最常用的当然还是调电机的输入电压了。一般无刷直流电机的调速是也用PWM 波形来控制。

无刷电调输入端一样是2根线，正负极电源，无刷输出3根线。无刷电机 KV 值定义为：转速/V，意思为输入电压每增加 1 伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。比如说，标称值为 1000KV 的外转子无刷电机，在 11 伏的电压条件下，最大空载转速即为： 11× = 1000 11000 rpm（ rpm 的含义是：转/分钟）。要说电调的核心技术：

1.PWM波形的产生（控制器的选择）

市场上单片机，DSP，ARM，等等处理器都可以实现，而这些处理器一般输出的PWM电压也就5V左右，其能量并不足以驱动无刷直流电机，所以必须要再接功率管来驱动无刷电机。功率管可以选择MOSFET（场效应管），也可以选 IGBT（绝缘栅双极晶体管）。这二者有啥优劣，请参看《模拟电子技术基础(第4版)》。2.驱动电路的设计（硬件设计）

电池电压监测电路，换相控制电路

，电流检测电路，反电势过零检测电路，

保护电路，

3.软件编程实现第2步

个人认为，难就在驱动电路的设计和软件编程控制算法的实现上。

7. 直流无刷调速电机原理

无刷电机的PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。

无刷电机

所以无刷电机通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节脉宽，来达到调节电压的目的，最终还是控制转速。

无刷电机此方波频率计算公式为:f= n * p/ 60，式中Y1为电机的额定转速r/min, f为位置传感器输出信号的频率、P为无刷电机的极对数。方波经滤波器滤波后，形成直流电压脉宽调制器，与脉宽调制器的反馈电压进行比较，利用得到的误差信号去控制脉宽调制器输出的调制方波脉冲的宽度变化，即PWM输出脉冲占空比的变化，利用占空比的变化调整加在电机电枢绕组上的电压，改变电压随即改变电机电流，转速依据电流的大小来改变。

在应用实例中，无刷电机PWM对调速系统来说，有如下优点:系统的响应速度和稳定精度等指标比较好;电枢电流的脉动量小，容易连续，而且可以不必外加滤波电抗也可以平稳工作;系统的调速范围宽;使用元件少、线路简单。

8. 直流无刷调速电机接线

这样做很危险！尝试之前最好把驱动轮悬空。控制器出来的转把插头上，把+5V和信号线短接，如果控制器没有飞车保护功能，这时电机就应该转。

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