無刷直流微電機

無刷直流電機全稱為無刷直流執行伺服電機，是同步電機的一種，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(P)影響： n=60* f / P。在轉子極數固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器，包括電源部及控制部），控制定子旋轉磁場的頻率並將電機轉子的轉速回授至控制中心反覆校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載範圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。無刷直流微電機是其中的一種，外在形式如下(以外轉子內定子為例）。

基本介紹

• 中文名：無刷直流微電機
• 外文名：Brushless DC micromotor
• 縮寫：BLDCMM
• 實質：同步電機

工作原理

無刷直流微電機又稱“直交系統”，是將直流電由逆變器轉換成頻率可調的交流電，此處逆變器是工作在直流斬波方式。

無刷直流微電機由同步電動機和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。同步電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。而轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內裝有位置感測器。驅動器由功率電子器件和積體電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置感測器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產生連續轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等等。在無刷直流微電機中，藉助反映主轉子位置的位置感測器的輸出信號，通過電子換相線路去驅動與電樞繞組連線的相應的功率開關器件，使電樞繞組依次饋電，從而在定子上產生跳躍式的旋轉磁場，驅動永磁轉子旋轉。隨著轉子的轉動，位置感測器不斷地送出信號，以改變電樞繞組的通電狀態，使得在某一磁極下導體中的電流方向始終保持不變，這就是無刷直流微電機的玩接觸式換相過程。

無刷直流微電機的位置感測器編碼使通電的兩相繞組合成磁場軸線位置超前轉子磁場軸線位置，所以不論轉子的起始位置處在何處，電動機在啟動瞬間就會產生足夠大的啟動轉矩，因此轉子上不需另設啟動繞組。

無刷直流微電機克服了有刷直流微電機的先天性缺陷，以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流微電機既具有直流電機良好的調速性能等特點，又具有交流電機結構簡單、無換向火花、運行可靠和易於維護等優點。

控制簡介

一般p.i.d控制如下

(dutycycle)=(dutycycle)p + (dutycycle)i + (dutycycle)d

p.控制(比例控制) ：輸出與輸入誤差訊號成正比關係，即將誤差固定比例修正，但系統會有穩態誤差。

i .控制(積分控制) ：當系統進入穩態有穩態誤差時，將誤差取時間的積分，即便誤差很小也能隨時間增加而加大，使穩態誤差減小直到為零。

d.控制(微分控制)：當系統在克服誤差時，其變化總是落後於誤差變化，表示系統存在較大慣性組件或(且)有滯後組件。微分即是預測誤差變化的趨勢以便提前作用避免被控量嚴重衝過。

相關措施

電機驅動器的保護措施

對於驅動器還要有保護措施，當負載過大或不當使用時會造成大電流而將功率電晶體燒毀。為了保護因電流超過規格而破壞驅動器，一般會以加大功率電晶體耐電流或加電流sensor做為保護。其次當電機負載不小的時候，在停止轉動時由電機端回送至驅動器的能量及過電壓都將危及驅動器，這可配合過電壓保護電路加上回生能量消散電路來防治。其它尚有hall-sensor正常與否判定也會影響pwm控制的正確性，這可由控制部判斷並適時警告即可。

dc無刷電機系列控制疑難雜症處理案例

· 欲以電流值的大小來判斷目前電機的負載狀況是否有過載的跡象，該如何測量?

將電源線的其中一條拔起後，將電錶（請先調至安培檔）的一端接至驅動器的電源connector其中一接腳，另一端則接至電源插座的另一接腳，如此即可測量出在現階段的負載下所必須耗費的電流值，之後再依此電流值來對照電機的電流/扭力對照表，如此即可得知目前的負載狀況是正常或是 否有過載的情形發生。

套用領域

美國專利4665331

美國專利4924125

美國專利5714828

美國專利5955813

美國專利6483219

中國專利01214969.1

中國專利200420044269.1

中國專利200420093927.6

遙控航模,家用電器,健身器材,辦公設備,醫療器械,機械設備,水泵氣泵。