有刷电机

讲无刷电机前必定避不开直流有刷电机，这也是经典的电机构型。大家这是脑海里必定出现了下面这张图。就是线圈通电后在磁场中会产生洛伦兹力，从而推动线圈转动，然后通过电刷来切换电流的方向，从而实现连续运转，否则很快就停下来了。这个图是原理，实际上是多圈线圈和多对电刷从而可以平稳的换向和转动。

有刷电机原理图

有刷电机绕组

有刷电机转子拆解图

有刷电机爆炸图

从有刷电机可以看出，其寿命特别受限于电刷，由于电机高速旋转会快速磨损电刷。故而大部分有刷电机的寿命只有1000~3000小时。

无刷电机的原理

为解决有刷电机的寿命问题，必须解决电刷换向的问题。半导体MOS管的出现完美的解决了这个问题。就是通过MOS管的通断来实现线圈的电流换向。其原理为通过霍尔传感器识别转子的位置，同时通过微处理器控制多个线圈的时序控制。从而实现的电刷的功能。

无刷电机控制原理图

时序图

在解释无刷电机控制转速前，先了解一下直流电机的调速原理。对应普通的直流电机，通上必定电压的直流电后电机就开始转动，如果增加负载电机转速开始降低。如果需要增加速度，可以提高电压，如果需要降速，则需降低电压。如果电压24V，电机转速3000r/min；电压降低为12V，电机转速则会降低为1500r/min。

从上面可知，如果能控制电压就能控制转速。那怎么才能控制电压了，这就不得不提到PWM脉宽调质技术。通过调质占空比和频率来实现有效电压的控制。以一个三极管为例，通过一个控制的占空比的方波控制三极管的通断就可以控制电机的有效电压。

直流电机调速原理

以上也可以看出，常规的电机驱动器关键是控制占空比和频率。

无刷电机电气角

从以上可以看出，时序图的依据是霍尔传感器。通过霍尔传感器来识别转子的位置，从而确定时序图。那有没有想过，如果这个出现问题了会怎么样？这就是电气角不匹配的问题。如果发生时序错乱，就会发生电机扭矩无法提升的问题。之前就喷到一批电机中有一个电机输出力矩大幅低于正常值，经分析就是电气件不匹配的问题。该问题应该是按照霍尔传感器是发生问题导致。实则该问题有可以通过驱动器的前置角和后置角来解决，但许多驱动器不必定开发该结构。