干貨分享：有關(guān)電機的常用知識點

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

01、BLDC 無刷直流電機調(diào)速控制方式有哪些方法

1. 外部模擬信號調(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、無刷直流電機調(diào)速種類和原理是什么

直流電機調(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，相當(dāng)于直流電，功率最大，轉(zhuǎn)速最高。脈沖寬度減小時，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”指的是高電平時間長了，低電平時間短了，脈沖頻率并沒有變。脈寬調(diào)制并不是直接調(diào)整電機的速度，而是改變電機的功率或扭矩。扭矩大了，換向加快，轉(zhuǎn)速就提高了。

03、怎樣將直流無刷電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動

利用加絲杠，加一個編碼器，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，伺服電機也可以。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到 1 個脈沖，就會旋轉(zhuǎn) 1 個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖。這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到 0.001mm。

04、直流無刷電機的極數(shù)怎么判斷

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

2. 果使用沒有轉(zhuǎn)子置零位命令的驅(qū)動器，如 S600/S300，可將驅(qū)動器設(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。用手緩慢的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子一圈，每當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極對準(zhǔn)定子的磁極(同性或異性)，便有一次停頓 。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈有 2p 次停頓，則該電機的極數(shù)為 2p。設(shè)定正確的電動機極數(shù)對驅(qū)動器的運行相當(dāng)重要。

05、改善無刷直流電機低速的方法

由于無刷直流電機在低速運行時，所測量的反電動勢太小，此時需要考慮到二極管的正向壓降造成反電動勢的電壓偏移，其將產(chǎn)生不平均分布的過零點。在此提出低速時的反電動勢檢測改善方法，在低速時可以使用一個前置補償電路去改善反電動勢檢測效果。

06、獲得無刷直流電機位置或速度的實時信息的方法

1. 依靠霍耳元件或者碼盤來獲得位置、速度信號。

缺點:增加了器件成本，在無法加裝傳感器的時候無效。

2. 無傳感器(Sensorless)方法，現(xiàn)在主要有反電動勢過零檢測法、三次諧波分析法以及 Kalman 預(yù)測法。

缺點:局限于反電動勢為梯形的 BLDCM，而且有的需要加裝特別的外部電路，在一些場合下無法實現(xiàn):有的算法復(fù)雜，會造成較大的實時誤差。

07、如何確定步進(jìn)電機驅(qū)動器的直流供電電源

A. 電壓的確定

混合式步進(jìn)電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如 IM483 的供電電壓為 12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(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)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。

B. 電流的確定

供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流 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)電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別

四相混合式步進(jìn)電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。

串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用，此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的 0.7 倍，因而電機發(fā)熱??；并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的 1.4 倍，因而電機發(fā)熱較大。

09、為什么步進(jìn)電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),

但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲

步進(jìn)電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。

10、有刷直流電機的調(diào)壓變速

對于有刷直流電機來說，改變其供電電壓，就會改變轉(zhuǎn)子線圈中的電流從而改變在定子磁場中所受到的安培力，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，電機的轉(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、有刷電機是如何產(chǎn)生使其電樞旋轉(zhuǎn)所需的旋轉(zhuǎn)磁場，而無需外部控制器的呢

是電機自己完成這項工作的。在電機殼體上有一對 180°分開的電刷，這對電刷通過兩個換向器觸點（金屬板）將施加的電流引導(dǎo)到電樞線圈上; 每個金屬板覆蓋近 180°的電樞。當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，電源，電刷，換向器金屬板和兩個電機線圈（繞組）之間的電流回路每轉(zhuǎn)半圈就自動切換一次。電樞的磁場與轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，轉(zhuǎn)子的磁場可以通過電機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)動時，其磁場方向也要反轉(zhuǎn)，從而電機保持轉(zhuǎn)動，因為線圈產(chǎn)生的磁場的方向是一直切換的，并且被外部線圈或永磁體產(chǎn)生的磁場吸引 / 排斥。

審核編輯 黃昊宇