干貨分享：有關(guān)電機(jī)的常用知識(shí)點(diǎn)

電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，像無(wú)人機(jī)、機(jī)器手臂、電動(dòng)工具以及工業(yè)自動(dòng)化等。許多剛開始接觸電機(jī)的工程師會(huì)有一些疑惑，今天給大家整理了關(guān)于電機(jī)的 11 個(gè)常用知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了一些容易被忽略但很重要的知識(shí)點(diǎn)，希望能給大家?guī)韼椭?/p>

01、BLDC 無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速控制方式有哪些方法

1. 外部模擬信號(hào)調(diào)速控制；

2. 脈沖頻率調(diào)速控制；

3.PWM 調(diào)速控制；

4. 內(nèi)置電位器調(diào)速控制；

5. 外接電位器調(diào)速。

02、無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速種類和原理是什么

直流電機(jī)調(diào)速一般采用脈沖寬度調(diào)制。

即供電電壓是寬度可調(diào)的脈沖電壓。當(dāng)脈沖最寬時(shí)，相當(dāng)于直流電，功率最大，轉(zhuǎn)速最高。脈沖寬度減小時(shí)，相當(dāng)于直流電電壓降低，功率及轉(zhuǎn)速降低。

脈寬調(diào)制（PWM）是調(diào)整脈沖的寬度而不是頻率?！懊}沖寬了”指的是高電平時(shí)間長(zhǎng)了，低電平時(shí)間短了，脈沖頻率并沒有變。脈寬調(diào)制并不是直接調(diào)整電機(jī)的速度，而是改變電機(jī)的功率或扭矩。扭矩大了，換向加快，轉(zhuǎn)速就提高了。

03、怎樣將直流無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)

利用加絲杠，加一個(gè)編碼器，形成閉環(huán)控制，如果一般定位使用，可以考慮使用步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)也可以。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到 1 個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn) 1 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖。這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到 0.001mm。

04、直流無(wú)刷電機(jī)的極數(shù)怎么判斷

1. 如果使用 CD 系列驅(qū)動(dòng)器，可以用 ZERO 命令(轉(zhuǎn)子置零位)，使能驅(qū)動(dòng)器，電流從定子統(tǒng)組的 C 端流進(jìn)，從 B 端流出，產(chǎn)生一個(gè)極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極數(shù)一樣的定子磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用 IZERO 設(shè)定。設(shè)定 IZERO=5(電機(jī)連續(xù)電流的 5%)，用手緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子一圈，每當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)準(zhǔn)定子的磁極（同性或異性），便有一次停頓。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)圈有 2p 次停頓，則該電機(jī)的極數(shù)為 2p。

2. 果使用沒有轉(zhuǎn)子置零位命令的驅(qū)動(dòng)器，如 S600/S300，可將驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為串行電流模式。

用電流指令 T，給定一小電流，不足以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。用手緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子一圈，每當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)準(zhǔn)定子的磁極(同性或異性)，便有一次停頓 。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈有 2p 次停頓，則該電機(jī)的極數(shù)為 2p。設(shè)定正確的電動(dòng)機(jī)極數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行相當(dāng)重要。

05、改善無(wú)刷直流電機(jī)低速的方法

由于無(wú)刷直流電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，所測(cè)量的反電動(dòng)勢(shì)太小，此時(shí)需要考慮到二極管的正向壓降造成反電動(dòng)勢(shì)的電壓偏移，其將產(chǎn)生不平均分布的過零點(diǎn)。在此提出低速時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)改善方法，在低速時(shí)可以使用一個(gè)前置補(bǔ)償電路去改善反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)效果。

06、獲得無(wú)刷直流電機(jī)位置或速度的實(shí)時(shí)信息的方法

1. 依靠霍耳元件或者碼盤來獲得位置、速度信號(hào)。

缺點(diǎn):增加了器件成本，在無(wú)法加裝傳感器的時(shí)候無(wú)效。

2. 無(wú)傳感器(Sensorless)方法，現(xiàn)在主要有反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)法、三次諧波分析法以及 Kalman 預(yù)測(cè)法。

缺點(diǎn):局限于反電動(dòng)勢(shì)為梯形的 BLDCM，而且有的需要加裝特別的外部電路，在一些場(chǎng)合下無(wú)法實(shí)現(xiàn):有的算法復(fù)雜，會(huì)造成較大的實(shí)時(shí)誤差。

07、如何確定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的直流供電電源

A. 電壓的確定

混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍（比如 IM483 的供電電壓為 12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動(dòng)器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器。

B. 電流的確定

供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流 I 來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取 I 的 1.1～1.3 倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取 I 的 1.5～2.0 倍。

08、四相混合式步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別

四相混合式步進(jìn)電機(jī)一般由兩相驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，因此，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用。

串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較的場(chǎng)合使用，此時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的 0.7 倍，因而電機(jī)發(fā)熱??；并聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的 1.4 倍，因而電機(jī)發(fā)熱較大。

09、為什么步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),

但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲

步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?/p>

10、有刷直流電機(jī)的調(diào)壓變速

對(duì)于有刷直流電機(jī)來說，改變其供電電壓，就會(huì)改變轉(zhuǎn)子線圈中的電流從而改變?cè)诙ㄗ哟艌?chǎng)中所受到的安培力，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而升高，隨著轉(zhuǎn)矩的減小而降低。這種方式稱為調(diào)壓變速。

11、有刷電機(jī)是如何產(chǎn)生使其電樞旋轉(zhuǎn)所需的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而無(wú)需外部控制器的呢

是電機(jī)自己完成這項(xiàng)工作的。在電機(jī)殼體上有一對(duì) 180°分開的電刷，這對(duì)電刷通過兩個(gè)換向器觸點(diǎn)（金屬板）將施加的電流引導(dǎo)到電樞線圈上; 每個(gè)金屬板覆蓋近 180°的電樞。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電源，電刷，換向器金屬板和兩個(gè)電機(jī)線圈（繞組）之間的電流回路每轉(zhuǎn)半圈就自動(dòng)切換一次。電樞的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)相互作用，轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)可以通過電機(jī)本體上的固定線圈產(chǎn)生，也可以通過永磁體產(chǎn)生。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其磁場(chǎng)方向也要反轉(zhuǎn)，從而電機(jī)保持轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榫€圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向是一直切換的，并且被外部線圈或永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引 / 排斥。

審核編輯 黃昊宇