faulhaber官网 DM52100R/AM1020/AM2224 步进式 电机

今天，小编将为大家详细聊聊无刷直流电机控制方面的知识点，大家请看详情：01.概述从简单的钻机到复杂的工业机器人，许多机器设备都使用无刷直流电机将电能转换为旋转运动。无刷直流电机也称为BLDC电机，相比有刷直流电机具备诸多优势。BLDC电机更高效，所需的维护更少，因而已在许多应用中取代了有刷电机。两类电机的运行原理相似，均由永磁体和电磁体的磁极吸引和排斥产生旋转运动。但这些电机的控制方式却大不相同。BLDC需要复杂的控制器才能将单个直流电源转换为三相电压，而有刷电机可以通过调节直流电压来控制。02.直流电机的类型1、传统有刷直流电机在有刷直流电机中，直流电流通过转子的线圈绕组，使电磁体产生极性。这些转子的磁极与固定永磁体（称为定子）的磁极相互作用，从而使转子旋转。• 转子每转动半圈之后，需要切换线圈绕组中的电流极性，以对调转子磁极， 使电机保持旋转状态。• 这种电流极性的切换被称为换相。• 换相通过机械方式实现：转子旋转的每个半圈中，电触头（称为电刷）与转子上的换相器连成一个回路。• 这种物理接触会导致电刷随着时间推移而磨损，从而导致电机无法工作。2、无刷直流电机BLDC电机采用电子换相来代替机械换相，克服了有刷电机的上述缺陷。为了更好地理解这一点，有必要进一步了解BLDC电机结构。BLDC 电机与有刷电机构造相反，其永磁体安装在转子中，而线圈绕组则成为定子。电机的磁体布局不尽相同，定子可能具有不同数量的绕组，而转子可能具有多个极对。3、仿真 BLDC 电机以观察反电动势曲线BLDC 电机和 PMSM的结构类似，其永磁体均置于转子，并被定义为同步电机。在同步电机中，转子与定子磁场同步，即转子的旋转速度与定子磁场相同。它们的主要区别在于其反电动势（反 EMF）的形状。电机在旋转时充当发电机。也就是说，定子中产生感应电压，与电机的驱动电压反向。反电动势是电机的重要特征，因为其形状决定了对电机进行最优控制所需的算法。BLDC电机的设计使其反电动势呈梯形，因此一般采用梯形换相控制。BLDC 梯形反电动势 采用梯形换相控制。PMSM 的反电动势呈正弦波形，因此采用磁场定向控制。PMSM 正弦反电动势采用磁场定向控制。在电机控制领域，PMSM 和 BLDC 这两个术语有时会被混用，这可能导致对其反电动势曲线的混淆。本文将 BLDC 电机严格限定为具有梯形反电动势的电机。如果施加扭矩带动转子，电机将充当发电机。您可以测量 A 相电压随时间变化的情况，从而观察电机的反电动势形状。电压波形显示 BLDC电机的反电动势呈梯形，其中部分区域电压持平。4、六步换相为了更好地理解施加外部电压时 BLDC 电机的行为，我们将使用前面介绍的配置，其中转子由单极对组成，而定子由夹角为 120 度的三个线圈组成。让电流通过线圈，给线圈（此处称为 A 相、B 相和 C 相）通电。转子的北极用红色表示，南极用蓝色表示。一开始，线圈没有通电，转子处于静止状态。在A相与C相之间施加电压，即会沿虚线产生复合磁场。这使转子开始旋转，从而与定子磁场对齐。线圈对共有六种通电方法，每次换相后，定子磁场相应旋转，从而带动转子，使之旋转至图示位置。转子角度是相对于水平轴而言的，转子共有六种对齐方式，两两相差 60 度。也就是说，如果每 60 度以正确的相位执行一次换相，电机将连续旋转，此类控制被称为六步换相或梯形控制。5、电机和扭矩产生相同磁极相互排斥，从而使转子逆时针旋转。同时，相反磁极相互吸引，从而在同一方向增加扭矩。转子完成60度旋转后，发生下一次换相。在BLDC电机中采用这种方式换相有两个原因。首先，如果允许转子和定子磁场完全对齐，此时产生的扭矩为零，这不利于旋转。其次，磁场夹角为90度时可产生最大扭矩。因此，目标是使该夹角接近90度。6、三相逆变器的工作原理为了在六步换相过程中控制相位，可使用三相逆变器将直流电引导到三个相，从而在正（红）负（蓝）电流之间切换。为了向其中一个相供应正电流，需要打开连接到该相的高端开关，要供应负电流，则需要打开低端开关。那么有关无刷直流电机控制方面的知识点我们就讲到这里了，希望对大家有所帮助~让你从基础了解无刷直流电机的工作原理

一、调速方式的区别 实际上两种电机的控制都是调压，只是由于无刷直流采用了电子换向，所以要有数字控制才可以实现了，而有刷直流是通过碳刷换向的，利用可控硅等传统模拟电路都可以控制，比较简单。 1、有刷马达调速过程是调整马达供电电源电压的高低。调整后的电压电流通过整流子及电刷地转换，改变电极产生的磁场强弱，达到改变转速的目的。这一过程被称之为变压调速。 2、无刷马达调速过程是马达的供电电源的电压不变，改变电调的控制信号，通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率，来实现转速的改变。这一过程被称之为变频调速。 二、性能差异 1、有刷电机结构简单、开发时间久、技术成熟 有刷电机是传统产品，性能比较稳定。无刷电机是升级产品，其寿命性能比有刷电机好。但其控制电路比较复杂，对元件的老化筛选要求比较严格。 无刷电机诞生不久，人们就发明了直流有刷电机。由于直流有刷电机机构简单，生产加工容易，维修方便，容易控制；直流电机还具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，所以一经问世就得到了广泛应用。 2、直流有刷电机响应速度快，起动扭矩大 直流有刷电机起动响应速度快，起动扭矩大，变速平稳，速度从零到最大几乎感觉不到振动，起动时可带动更大的负荷。无刷电机起动电阻大（感抗），所以功率因素小，起动扭矩相对较小，起动时有嗡嗡声，并伴随着强烈震动，起动时带动负荷较小。 3、直流有刷电机运行平稳，起、制动效果好 有刷电机是通过调压调速，所以起动和制动平稳，恒速运行时也平稳。无刷电机通常是数字变频控制，先将交流变成直流，直流再变成交流，通过频率变化控制转速，所以无刷电机在起动和制动时运行不平稳，振动大，只有在速度恒定时才会平稳。 4、直流有刷电机控制精度高 直流有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用，使的电机的输出功率更大，控制精度更高，控制精度可以达到0.01毫米，几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用直流电机控制精度。无刷电机由于在启动和制动时不平稳，所以运动部件每次都会停到不同的位置上，必须通过定位销或限位器才可以停在想要的位置上。 5、直流有刷电机使用成本低，维修方便。 由于直流有刷电机结构简单，生产成本低，生产厂家多，技术比较成熟，所以应用也比较广泛，比如工厂、加工机床、精密仪器等，如果电机故障，只需更换碳刷即可，每个碳刷只需要几元，非常便宜。无刷电机技术不成熟，价格较高，应用范围有限，主要应在恒速设备上，比如变频空调、冰箱等，无刷电机损坏只能更换。 6、无电刷、低干扰 无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。 7、噪音低，运转顺畅 无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。 8、寿命长，低维护成本 少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。 无刷电机可连续工作20000小时左右，常规的使用寿命7-10年。碳刷电机：可连续工作5000小时左右，常规的使用寿命2-3年。直流电机的绝缘试验方法

微型DC电机可以提供各种动力，如吸力、振动、伸缩、摆动等。，可用于各种领域。这里简要介绍微电机在水泵上的应用优势和原理。DC电机水泵通过电机的高速旋转产生吸力。DC电机工作时，线圈和换向器不断转动，磁极和碳刷固定，线圈电流方向的交替变化是用DC电机的换向器和电刷之间的摩擦力来完成的。水泵用微型DC电机可分为1)有刷DC电机的优点:成本低，调速方便，起动转矩大。缺点:DC电机运转时碳刷与换向器的摩擦会导致噪音增大，连续运转时间只有几百小时到1000小时。2)无刷DC电机优点:无碳刷无换向器，电子换向器，减少摩擦，受轴承质量限制使用寿命，噪音低。缺点:调速方式复杂，导致成本比有刷DC电机增加1~3倍。微型DC电机水泵的特点1)寿命长、体积小、效率高、能耗低、免维护；2)微型DC电机在相同的额定电压下可以做出很多不同的参数，比如12V20000rpm，12V25000rpm等等；3)微型DC电机精度高，抗冲击性好，噪音小于35dB。小功率的电机噪音小，几乎可以达到静音效果；4) DC电机可实现PWM调速、模拟信号输入调速、电位器手动调速等。DC电机水泵使用注意事项1)防止外来颗粒进入，如铁磁性杂质、颗粒等，会增加DC电机的传动摩擦；2)防止退磁，DC电机温度过高会导致退磁现象，使DC电机不能转动；3)尽量减少空转时间。DC电机选型注意事项1)确定工作电压、电流、转速等。电压越高，速度越快，电流越大，噪音越大；2)确定体积的大小和形状；3)确定工作环境，如工作温度。如何延长微减速电机的使用寿命？