直流无刷电动机

直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响。旋转磁场直流电动机在硬特性领域，使用永磁有利于提高控制精度用电效率和安全。

简介

直流无刷电机的控制结构

直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响：

N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。

直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 (1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。

电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。

直流无刷电机的

控制原理

要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序，如 下（图二） inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。

基本上功率晶体管的开法可举例如下：

AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组，

但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上臂(或下臂)尚未完全关闭，下臂(或上臂)就已开启，结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。

当电机转动起来，控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令(Command)与hall-sensor信号变化的速度加以比对(或由软件运算)再来决定由下一组(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)开关导通，以及导通时间长短。速度不够则开长，速度过头则减短，此部分工作就由PWM来完成。PWM是决定电机转速快或慢的方式，如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心。高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间，另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性。至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢，怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考，使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。电机能够运转顺畅而且响应良好，P.I.D.控制得恰当与否也无法忽视。之前提到直流无刷电机是闭回路控制，因此回授信号就等于是告诉控制部现在电机转速距离目标速度还差多少，这就是误差(Error)。知道了误差自然就要补偿，方式由传统的工程控制如P.I.D.控制。但控制的状态及环境其实是复杂多变的，若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论。

旋转磁场直流电动机问世－－直流传动将焕发青春的活力－－洋人的变频调速技术很快彻底淘汰

自从大功率半导体器件出现以来，几代电动机研究者都希望用大功率器件和传感器，取代换向器和电刷。希望制造出：具有异步电动机的耐久性和旋转电枢直流电动机的转矩性能与调速性能之电动机。－－－－而今由我们中国人实现了他们的梦想。

我用18年找到了直流电动机转矩性能于调速性能优良的原因是逐线圈换向——为证明真实性我首先公布理论－－逐线圈换向的是直流电动机，逐相换向的是交流电动机。

在逐线圈换向的前提下，实现旋转磁场在旋转之中，每一个磁极对应定子导体的电流始终向一个方向流动。《用电流跟踪器取代换向器和电刷》定子的导体电流方向始终跟踪转子的磁极，就能实现零转速到额定转速恒转矩变压调速，而且没有转矩波动，可彻底淘汰变频调速器，变压调速的斩波器将风行天下。

直流电动机的定子磁场和转子磁场始终垂直90度，通电导体始终处在磁场的最大受力位置，所以能产生强大而又平稳的转矩，这种优点是异步电动机难以望其项背。旋转磁场直流电动机没有换向器和电刷，使用寿命和异步电动机一样长。转子的强度和异步电动机一样高，功率密度不再受到转速低的限制，在相等质量下功率可以远远超过异步电动机。

旋转磁场直流电动机 在硬特性领域，使用永磁有利于提高控制精度 用电效率和安全，如数控机床、大型轧钢机矿井提升机、港口塔吊，因为它有切断电源自动刹车功能，特别适应矿山提升机安全生产。在电动自行车、电力机车、电动汽车可以使用串励无刷，因为它具有汽车变速箱的输出特性，会使交通工具的行驶性能更加完美。

在同步电动机上安装同步换向器不能叫无刷直流电动机，是科学界的指鹿为马，因为它是逐相换向－－是交流电动机，它永远找不到直流电动机的转矩性能和调速性能。

旋转磁场直流电动机，具有异步电动机的耐久性能和旋转电枢直流电动机的转矩性能与调速性能，是性能最完美的电动机，直流变压调速不会产生谐波污染电网，调速成本非常的低。它可以把有限的原材料制造成更有市场价值的商品，可成为企业会下金蛋的鹅，在整个工业领域将引发一场电动机革命，旋转磁场直流电动机以当今iegt的功率容量4500v5500A，单机功率做到50000KW是轻而易举。从事电机研究的工作人员来南召县云阳镇看一看我的科技成果，就知道这一切都是真的。

此项技术如果让西门子 东芝 等大公司购买，中国的电机制造企业就会遭受毁灭性的打击，成千上万的工人会失去生活来源。这是因为我国大功率IGBT  IEGT制造几乎是空白，而西门子 东芝 英飞凌－－-具有先天优势。 13503873417 李佳君

变频调速器淘汰有如下原因

1价格昂贵变频器比电机还贵 多数企业难以承受

2产生谐波严重污染电网 破坏电网功率因数 使电气设备误动作 大幅度增加供电消耗

3低速转矩太弱 需要重负荷启动设备不能应用

4低速转矩波动严重 高精度控制领域不能应用

5高达2000-20000赫兹的载波频率 产生严重的电磁辐射危害人体 干扰电子设备正常工作

6载波频率导致涡流消耗和磁滞消耗增加 线圈的趋肤效应猛增导致电机发热严重 致使电机的工作效率低下

7功率模块经常烧坏 需要增加巨大的维护成本 一些企业哭笑不是

8轴流引起电机轴承加速损坏 使用变频器的异步电动机需要经常更换轴承

9变压调速的旋转磁场直流电动机问世 变频调速器已是穷途末路

变频调速器能红极一时，是因为旋转电枢直流电动机的寿命太短。事实是直流电动机的调速成本最低 精度最高 设备最简单。只要直流电动机能长寿，变频调速器就是废铜烂铁。

旋转电枢直流电动机在运转的时候，定子磁场和电枢磁场是静止垂直90度，旋转的是电枢，电枢的磁场并不旋转。换向器的作用就是保证电枢的磁场和定子的磁场始终保持静止90度而换向。

旋转磁场直流电动机在运转的时候，定子的磁场和转子的磁场，是在旋转之中垂直90度。用逐线圈换向技术制造电流跟踪器，取代换向器和电刷，因此旋转磁场直流电动机变的和异步电动机一样长寿。

旋转磁场直流电动机的转子做成无刷励磁或永磁的时候，它的强度和异步电动机的转子一样高，造价非常低。像异步电动机一样，脆弱线圈不动，坚固而又简单的转子在高速旋转。

旋转磁场直流电动机的定子线圈，能产生稳定的反电势阻止谐波的生成，无论IGBT的关断速度多么快，也不会产生自感电压击穿IGBT和绝缘。小功率电机在6000转的时候IGBT的工作频率是200赫兹，大功率电机3000转的时候工作频率是100赫兹。不像变频调速器载波频率高达2000到20000赫兹，产生严重的电磁辐射，危害人体干扰电子设备，产生谐波污染电网。

变压调速的旋转磁场直流电动机问世，变频调速器已是穷途末路，科技在推陈出新。

为实现直流电动机长寿的梦想，我付出了18年的努力。

中国人在电力传动领域将扬眉吐气    从此不再受制于西方人