一、何謂電機(jī)?
供給電力(電壓、電流)后,能夠進(jìn)行機(jī)械般的運(yùn)動的就是電機(jī)。電機(jī)有各式各樣的種類,而“BLDC電機(jī)”具有很高的效率以及良好的操作性,可以廣泛用于各種用途上,并期待它所帶來的低耗電量。我們按電源種類和轉(zhuǎn)動原理對電機(jī)進(jìn)行了分類。讓我們來簡單看看各類電機(jī)的特點(diǎn)和用途吧。

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構(gòu)造簡單而又容易操控的DC電機(jī)(有刷電機(jī))通常被用在家電產(chǎn)品的“光盤托盤的開閉”等用途上?;蛴迷谄嚨摹半妱雍笠曠R的開閉、方向控制”等用途上。雖然它既廉價又能用在多個領(lǐng)域上,但它也有缺陷。由于換向器會和電刷接觸,它的壽命很短,必須定期更換電刷或保修。
步進(jìn)電機(jī)會隨著向其發(fā)出的電脈沖數(shù)旋轉(zhuǎn)。它的運(yùn)動量取決于向其發(fā)出的電脈沖數(shù),因此適用于位置調(diào)整。在家庭中通常被用于“傳真機(jī)和打印機(jī)的送紙”等。由于傳真機(jī)的送紙步驟取決于規(guī)格(刻紋、細(xì)致度),因此隨著電脈沖數(shù)旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)非常便于使用。很容易解決信號一旦停止機(jī)器就會暫時停止的問題。
旋轉(zhuǎn)數(shù)隨電源頻率變化的同步電機(jī)被用于“微波爐的旋轉(zhuǎn)桌”等用途上。電機(jī)組里有齒輪減速器,可以得到適合加熱食品的旋轉(zhuǎn)數(shù)。感應(yīng)電機(jī)也受電源頻率的影響,但頻率和旋轉(zhuǎn)數(shù)不一致。以前這類AC電機(jī)被用在風(fēng)扇或洗衣機(jī)上。
二、BLDC電機(jī)是如何旋轉(zhuǎn)的?
BLDC電機(jī)中的“BL”意為“無刷”,就是DC電機(jī)(有刷電機(jī))中的“電刷”沒有了。電刷在DC電機(jī)(有刷電機(jī))里扮演的角色是通過換向器向轉(zhuǎn)子里的線圈通電。那么沒有電刷的BLDC電機(jī)是如何向轉(zhuǎn)子里的線圈通電的呢?原來BLDC電動機(jī)電機(jī)采用永磁體來做轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子里是沒有線圈的。由于轉(zhuǎn)子里沒有線圈,所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線圈
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上面是BLDC電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖。BLDC電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖。BLDC電機(jī)將永磁體作為轉(zhuǎn)子。由于無需向轉(zhuǎn)子通電,因此不需要電刷和換向器。從外部對通向線圈的電進(jìn)行控制。
DC電機(jī)(有刷電機(jī))中被固定的永磁體所制造出的磁場是不會動的,通過控制線圈(轉(zhuǎn)子)在其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場來旋轉(zhuǎn)。要通過改變電壓來改變旋轉(zhuǎn)數(shù)。BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁體,通過改變周圍的線圈所產(chǎn)生的磁場的方向使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。通過控制通向線圈的電流方向和大小來控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
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三、BLDC電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
BLDC電機(jī)的定子上有三個線圈,每個線圈有兩根電線,電機(jī)中共有六根引出線。實(shí)際上,由于是內(nèi)部接線,通常只需要三根線,但還是比先前所說的DC電機(jī)(有刷電機(jī))要多出一根。純靠連接電池的正負(fù)極是不會動的。至于如何運(yùn)行BLDC電機(jī)將在本系列的第二回中進(jìn)行說明。此次我們要關(guān)注的是BLDC電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。
BLDC電機(jī)的第一個特點(diǎn)是“高效率”??梢钥刂扑幕匦Γㄅぞ兀┦冀K保持最大值。DC電機(jī)(有刷電機(jī))的話,旋轉(zhuǎn)過程中最大扭矩只能保持一個瞬間,無法始終保持最大值。若DC電機(jī)(有刷電機(jī))想要得到和BLDC電機(jī)一樣大的扭矩,只能加大它的磁鐵。這就是為什么小型BLDC電機(jī)也能發(fā)出強(qiáng)大力量的原因。
第二個特點(diǎn)是“良好的控制性”,與第一個有所關(guān)聯(lián)。BLDC電機(jī)可以絲毫不差的得到你所想要的扭矩、旋轉(zhuǎn)數(shù)等。BLDC電機(jī)可以精確地反饋目標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)、扭矩等。通過精確的控制可以抑制電機(jī)的發(fā)熱和電力的消耗。若是電池驅(qū)動,則能通過周密的控制,延長驅(qū)動時間。
除此之外還有耐用,電氣噪音小等特點(diǎn)。上述兩點(diǎn)是無電刷所帶來的優(yōu)勢。而DC電機(jī)(有刷電機(jī))由于電刷和換向器之間的接觸,長時間使用會有損耗。接觸的部分還會產(chǎn)生火花。尤其是換向器的縫隙碰到電刷時會出現(xiàn)巨大的火花和噪音。若不希望使用過程中產(chǎn)生噪音,會考慮采用BLDC電機(jī)。
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四、BLDC電機(jī)適用于這些方面
高效率、多樣操控、壽命長的BLDC電機(jī)一般會用在哪些地方呢?往往被用于能夠發(fā)揮其高效率、壽命長的特點(diǎn),被連續(xù)使用的產(chǎn)品中。例如:家電。人們很早就開始使用洗衣機(jī)和空調(diào)了。最近電風(fēng)扇中也開始采用BLDC電機(jī),并成功促使消耗電力大幅度下降。正是因?yàn)樾矢卟抛屜碾娏ο陆档摹?/div>

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吸塵機(jī)中也采用了BLDC電機(jī)。在某個事例中,通過變更控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)數(shù)的大幅度上升。這個事例體現(xiàn)了BLDC電機(jī)的良好控制性。
作為重要存儲介質(zhì)的硬盤,其旋轉(zhuǎn)部分也采用了BLDC電機(jī)。由于它是需要長時間運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī),因此耐用性很重要。當(dāng)然,它還有極力抑制電力消耗的用途。這里的高效率也和電力的低消耗有關(guān)。
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五、BLDC電機(jī)的用途還有很多
BLDC電機(jī)有望被應(yīng)用在更廣泛的領(lǐng)域中。BLDC電機(jī)將會在小型機(jī)器人,尤其是在制造以外的領(lǐng)域提供服務(wù)的“服務(wù)機(jī)器人”中得到廣泛應(yīng)用?!岸ㄎ粚τ跈C(jī)器人很重要,不是應(yīng)該使用隨電脈沖數(shù)運(yùn)行的步進(jìn)電機(jī)嗎?”或許會有人這么想。但是在力量控制方面,BLDC電機(jī)更合適。另外,若采用步進(jìn)電機(jī),像機(jī)器人手腕這樣的構(gòu)造要固定在某個位置需要提供相當(dāng)大的電流。若是BLDC電機(jī),則能配合外力只提供所需的電力,從而抑制電力的消耗。
還可用于運(yùn)輸方面。一直以來,老年人電動車或高爾夫球車中大多采用簡單的DC電機(jī),但最近都開始采用具有良好控制性的高效率BLDC電機(jī)了??梢酝ㄟ^細(xì)微的控制,延長電池的持續(xù)時間。BLDC電機(jī)還適用于無人機(jī)中。尤其是多軸機(jī)架的無人機(jī),由于它是通過改變螺旋槳的旋轉(zhuǎn)數(shù)來控制飛行姿態(tài)的,因此能夠精密控制旋轉(zhuǎn)的BLDC電機(jī)很有優(yōu)勢。
怎么樣?BLDC電機(jī)是效率高、控制性良好、壽命長的優(yōu)質(zhì)電機(jī)。但是,要想將BLDC電機(jī)的力量發(fā)揮到極致,則需要正確的控制。馬達(dá)驅(qū)動電流環(huán)的設(shè)計,作為驅(qū)動器領(lǐng)域技術(shù)上的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)一直困擾著很多工程師,今天讓我們一起來揭開他的面紗。
對于一個馬達(dá)來說,如果電流變大的話,可能造成的危害有兩個:
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1.電機(jī)本體本身會發(fā)熱,會損壞;
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2.我們驅(qū)動器的MOSFET會由于電流過大導(dǎo)致發(fā)熱,甚至損壞。另外,我們這套系統(tǒng)使用電源或者電池供電的,電流變大的話,也就是功率變大了,這個時候提供能量的電源或者電池就會出現(xiàn)問題,或者出現(xiàn)異常保護(hù)。
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因此,為了我們這樣一個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作,我們就需要對電機(jī)的電流進(jìn)行監(jiān)控。
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一般的,監(jiān)控電流之后的保護(hù)措施有兩種:
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1.當(dāng)檢測到電流過大之后,我們就實(shí)行一個關(guān)斷保護(hù);
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2.有的情況下,我們是不能關(guān)斷保護(hù)的,比如說無人機(jī),由于某種原因?qū)е逻^流了,過流了之后如果進(jìn)行關(guān)斷的話,它就會摔下來,因此這個時候是不能進(jìn)行關(guān)斷的, 還要繼續(xù)保持一定功率去工作。當(dāng)然也不能過大功率去工作,這個時候就需要我們對它進(jìn)行一個限功率輸出,也叫恒功率輸出。
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那么恒功率的目的,也就是恒電流輸出,也就是我們所說的“電流環(huán)”。對于一個電機(jī)來說,實(shí)際上它的“環(huán)”是有很多的,比如說有:電壓環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)、位置環(huán)、電流環(huán)。我們這次和大家談的主要是電流環(huán),那么談這個電流環(huán)的話,首先我們要和大家談的是電機(jī)的電流如何進(jìn)行一個采樣。
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電機(jī)電流的采樣一般我們分兩種形式:一種方式是我們直接從電源端采樣,對于電源端采樣,比如說像這個橋式電路,+15V是給電池供電的電壓,我們把這樣的一個電壓叫做Vbus電壓(如下圖)。

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這個Vbus電壓實(shí)際上是由電源供過來的,我們可以在這個電壓前面,我們串接一個很小的電阻,當(dāng)然了,這個電路的網(wǎng)絡(luò)就需要改動一下(如下圖),而且R3如果做采樣電阻的話,所以說它的電阻的就不能大,大的話,它會影響功率的輸出,比如說我們可以用一個10Ω這樣的電阻。當(dāng)它流過電流之后,由于它有阻值,那么它兩端就有一個電勢差,我們測量這個電勢差,然后它的電流等效成電勢差除以一個10Ω的阻值,而R3兩端的電壓我們就可以通過一個運(yùn)放進(jìn)行采集。這種方式輸出來的話,采集的是一個平均電流。

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如果Vbus電壓是高壓的話,比如說幾十伏以上。而我們的運(yùn)放,它的輸入
電壓是不可能很高的,這樣的話,運(yùn)放就不能直接進(jìn)行采集,就需要進(jìn)行分壓,或者進(jìn)行一個隔離,比如說用一個高速光耦進(jìn)行隔離,再進(jìn)行采樣,這樣的話,也是一個比較不錯的方法,但是它的成本會比較高。
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我們還有一個方法:由于R3是放在Vbus端,它是屬于電源端,它的電壓比較高的話,運(yùn)放它的成本就比較高,這樣我們可以把檢流電阻放在地端(如下圖)。放在地端的話,它過來的就是一個低的電壓。低的電壓對于一個正常的運(yùn)放來說,是在它的電氣參數(shù)范圍之內(nèi)的,所以說這樣就沒有什么問題了。因此,通過一個這樣的方式,我們可以進(jìn)行一個采樣。

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理想情況下,我們是進(jìn)行差分輸入的,運(yùn)放的兩端一定要緊挨著這個檢流電阻。而不能把這個地方直接接到地上,甚至在layout的時候把這個“地”接到其他地方去了,這樣的話就會把干擾采集進(jìn)來(如下圖)。

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因?yàn)樵诓季值臅r候,“1”點(diǎn)的地和“2”點(diǎn)的地其實(shí)是不同的(如下圖)。理論上這兩點(diǎn)的電位是相同的,但事實(shí)上,它是不相同的。原因很簡單,這個電路是接馬達(dá)的相線的,電流會很大,這樣的一個大電流下來的話,在到達(dá)這個地上之后,這個地上必然會發(fā)生震蕩。為什么有了大電流之后,“1”點(diǎn)和“2”點(diǎn)之間的地會不一致呢?我們可以設(shè)想一下,假設(shè)這是一個廣大的湖面,在湖面很平靜的情況下,這兩點(diǎn)的水位是一樣高的,我們在“2”點(diǎn)扔一個石頭的話,這樣的話,水面的就會產(chǎn)生漣漪,由于水面在高、低不斷地晃動,那么這兩點(diǎn)就不是同樣的水位了。所以,我們需要在靠近檢流電阻的地方進(jìn)行采集,這樣的話,即使存在高低波動的話,檢流電阻的兩端會同時變高或變地,但是檢流電阻兩端的電壓差是不變的,這樣的話,就由通過的電流決定了。當(dāng)然,由于M6是高速開關(guān)的,所以R61需要是低ESL的電阻,一般是貼片電阻,一定要是低ESL的,如果感量太大的話,由于di/dt比較大,那么就會產(chǎn)生感抗,R61兩端電壓量出來就會比較高,但是事實(shí)上電壓是沒有那么高的,所以說這個地方對電阻的選型是有要求的。

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如下圖,R61采集過來的電壓需要進(jìn)行放大,為什么需要進(jìn)行放大呢?首先,第一,這個檢流電阻的阻值不能太大,如果阻值太大的話,假設(shè)有30A的電流流過,如果電阻為1Ω,那么電阻的功率為:30*30*1=90W,一般沒有這樣的電阻,即使有,成本也很貴。
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所以說這個地方需要選擇小電阻,當(dāng)然了,這個地方需要根據(jù)電機(jī)和電流來進(jìn)行選擇。最好這個電阻的功率是正常的,比如說1206、1210、1811、2510、2512,最多到2512,其實(shí)2512就已經(jīng)很貴了,要一塊錢以上了。
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由于電阻值取值比較小,所以流過電流之后電阻兩端的電壓差比較小,這個時候需要我們設(shè)計一個運(yùn)算放大電路來進(jìn)行放大。這個時候放大多少倍呢,實(shí)際上放大了1+51K/1K=52倍,其中R51和R54是用來進(jìn)行阻抗匹配的。所以我原先一直說“源”、“ 回路”、“阻抗”,這個地方阻抗的作用是比較大的,如果阻抗不一樣的話,這個地方放大之后的電壓是飄的,不是真正想要的值。

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如下圖所示,R61兩端的電壓經(jīng)過簡單的差分放大之后進(jìn)行輸出,我們對R62后面的點(diǎn)進(jìn)行分析,這個點(diǎn)得到的是放大的信號,那么放大多少呢?放大的這個信號是給我們的單片機(jī)的,對應(yīng)的是單片機(jī)的AD采樣口,單片機(jī)的采樣口一般是3.3V居多,現(xiàn)在5V用的已經(jīng)不多了,所以說最大電流放大之后對應(yīng)的電壓不能超過3.3V,因?yàn)槌^3.3V的話,對于AD采樣來說,已經(jīng)超過它的最上限值了,所以就沒有意義了。這樣的話,要提前算好這個電機(jī)上的最大的電流是多少,這個電阻要選好,放大后不要超過3.3V,最好不要超過3V,這樣測量出來后就比較準(zhǔn)。

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第二,我們要考慮運(yùn)放,我們輸入端的檢流電阻R61,它的沿是比較陡的,如下圖所示。

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一般的運(yùn)放,我們分高帶寬和低帶寬。如下圖所示,運(yùn)放的帶寬比較高的話,它的輸出沿是比較陡的,我們也將它稱之為壓擺率,如果壓擺率比較小的話,它的輸出是比較緩的,我們規(guī)定1s內(nèi)上升的電壓值為壓擺率。很明顯第1條紅線1s內(nèi)上升的電壓值是比較高的,而第二條紅線是比較低的。理想情況下,運(yùn)放輸出的斜率和前面R61上的斜率是相等的,所以運(yùn)放的壓擺率比較低的話,在對輸入值進(jìn)行采樣的話,采樣的值不是真正的值,而是被運(yùn)放放慢了,所以我們要關(guān)注運(yùn)放的壓擺率問題。當(dāng)然,如果你的信號是周期比較長的信號,你可以忽略,但是在馬達(dá)控制的這個項(xiàng)目里,這個周期是不能忽略的,所以說壓擺率是越高越好,這個就是我們對運(yùn)放提出的要求。

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在檢流電阻這個地方還有一個問題:由于這里的地上會產(chǎn)生干擾,所以這個地方的干擾會耦合進(jìn)運(yùn)放里面,干擾耦合進(jìn)來之后,進(jìn)入運(yùn)放之后就會放大,所以說測量出來的信號里面就會帶有很多的干擾,這個干擾是我們不希望看到的。之前有說過,內(nèi)阻越小,也就預(yù)示著電流越大,電流越大,周圍的磁場也就越大,抗外在的干擾能力就越大,所以電流要偏大。運(yùn)放目前有兩種,一種是DMOS工藝,一種相當(dāng)于是晶體管工藝。
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如果前面的干擾比較大,你可以選擇晶體管工藝的運(yùn)放,因?yàn)榫w管工藝的運(yùn)放,它的抗干擾能力要強(qiáng)一些,因?yàn)樗须娏?,屬于流控流型。如果前面的干擾比較小的話,你可以選擇DMOS工藝的運(yùn)放,它的功耗比較低,功耗低的原因是MOSFET的內(nèi)阻比較大,所以說它的抗干擾能力比較弱,這個也是運(yùn)放本身我們需要注意的。
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另外,運(yùn)放定好了以后,我們還要注意R69的取值,我們不能取的很大,因?yàn)槿〉脑酱?,電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值就比較大,電流就比較小,它就比較容易受到干擾,就容易把干擾耦合進(jìn)來,然后會放大輸出。實(shí)驗(yàn)證明,R69的取值最大不要超過300K,我們要求最大不要超過200K,否則在有干擾的情況下,它的輸出就會帶著干擾,所以不要大于200K,如果說放大一級后還是不夠大怎么辦,那就再加一級,甚至三級放大,也不要在一級上放大到無窮大。
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經(jīng)過放大之后的信號就送給MCU了,MCU根據(jù)放大后的電壓值就可以判斷目前的的電流是多大,一旦判斷出這里的電流大了,它就要做一些保護(hù)措施,比如說關(guān)掉,這個是我們電機(jī)電流保護(hù)里面最常用的一種方法,直接把電流關(guān)掉。還有一種叫限功率,它不能關(guān)斷,它只能限功率,例如之前說過的無人機(jī)。
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對于限功率,在這里先定義一個值,比如說10A,這個10A是限制的了,不能超過10A,如果超過10A的話,就把它關(guān)掉,低于10A,就不管,這個叫削幅。如下圖,如果電流在10A以下,就不管,但是一旦超過了,就把它削平。

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這種方式去做的話,我們就需要對電流實(shí)時進(jìn)行采樣,我們看下面,對于三個橋臂來說,只有兩個MOSFET導(dǎo)通。

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當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時,電阻上才會有電流流過,當(dāng)管子不導(dǎo)通時,就沒有電流流過。所以,當(dāng)有時候其中一路MOSFET不導(dǎo)通時,就采集不到值,因此需要對其它路進(jìn)行采樣。采集之后,就需要對它進(jìn)行處理,如下圖所示,這里是用硬件的方式進(jìn)行設(shè)計的,實(shí)際上,更多的人是用軟件進(jìn)行處理的,我們視頻里也會和大家詳細(xì)講解軟件怎么樣去做電流環(huán)、硬件如何去搭一個電流環(huán),那么這里是用硬件去搭的。

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實(shí)際上,基本的原理很簡單,在我的PFC視頻的第11部至第13部已經(jīng)詳細(xì)講到,就是采用電流跟蹤法,比它高了,就把它削掉,類似于一個比較器一樣。我們可以用一個比較器,比較器的一端是把那3路電流合并之后送過來。

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下面這幅圖是整流,因?yàn)椴杉降男盘栍行r候是正,有些時候是負(fù),為什么會出現(xiàn)負(fù)呢,是因?yàn)橛械臅r候會續(xù)流,由于電感的作用,電流會從下往上流,這個時候采集到的就是負(fù)壓,對于一個運(yùn)放來說,要想采集到負(fù)壓,必須采用雙電源供電。而我們這里是單電源供電,所以負(fù)壓是采集不到的,那么該怎么做呢?我們就需要將其抬升,這里是采用偏置電阻,通過分壓之后的7.5V進(jìn)行抬升。

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如下圖所示,這里大致畫一下它的意思,對于一個正常的信號來說,它只能看到0V以上的電壓,0V以下的電壓是看不到的。但是這里確實(shí)是有負(fù)壓,而且續(xù)流過程中也有可能存在過流,那么如何將0V以下的進(jìn)行處理呢?實(shí)際上將其抬升就可以,比如說原先存在0V以下的負(fù)壓是被截止的,為0V,但是經(jīng)過7.5V的抬升后,相對于7.5V來看為負(fù)壓,但是相對于0V坐標(biāo)軸來看,電壓是正壓,這樣的話,負(fù)壓也可以被采集進(jìn)來。
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抬升電壓的好處是什么呢?可以方便的使用單電源供電的運(yùn)放,因?yàn)楝F(xiàn)在單電源供電的運(yùn)放是比較多的,雙電源只在過去用的比較多。采用雙電源運(yùn)放是一個比較麻煩的事,因?yàn)樾枰プ鲐?fù)壓電源,這樣電路比較復(fù)雜,成本也比較高,所以說我們采用單電源這樣的方案去做。
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這樣整流后的波形如下圖,這樣比較后的電壓就可以進(jìn)行處理了,用它進(jìn)行比較,當(dāng)它大于某個電壓值的時候,就關(guān)閉,當(dāng)它小于某個電壓的時候,就不管。

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如下圖,合成之后的電壓送到比較器的“+”端,這個電壓反應(yīng)的就是電流,這里是采用硬件電路來做的。剛才提到的為7.5V,具體情況需要自己來確定。假設(shè)現(xiàn)在限制的為2A,其中VR1和R83分壓后的電壓值等效為2A,那么合成之后的電壓就和等效成2A的電壓進(jìn)行比較,如果它超過2A,那么比較器就輸出為高,否則輸出為低。那么輸出高或者低時,如何進(jìn)行一個電流的控制呢?
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對于電機(jī)的電流的控制,實(shí)際上是用PWM來進(jìn)行調(diào)速的,也就是PWM的占空比寬了或者窄了來反應(yīng)速度的高和低。這樣的話,我們分成前一個周期和下一個周期來看,如果前一個周期開的時間小了(占空比?。?,反應(yīng)的電流也就小了,電流小的話,我們不管,但如果做電流精確控制的話,電流小的話,我們是需要管的,在下一個周期將占空比調(diào)大些,就是實(shí)時監(jiān)控電流,但是我們這里關(guān)注的是“高”,如果上一個周期的電流超過了我的設(shè)定值,那么我們就將它關(guān)掉,等到下一個周期到來時,我們再做一次電流判斷。
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如果判斷電流低了,沒有超過的話,我們再繼續(xù)去開通,但是如果判斷電流依舊是超過的話,那么我就繼續(xù)關(guān)斷,也就是通過丟占空比的方式來實(shí)現(xiàn)。那么對于比較器的電路就比較容易理解了,通過比較器U4將采集到的電流(實(shí)際上是電壓)和設(shè)定的電流(實(shí)際上是電壓)進(jìn)行比較,如果比它大,那么比較器輸出高,對于CD4013來說,CLK為上升沿,把D處的電壓送到Q端并進(jìn)行鎖存,而此時D端通過上拉電阻到+15V,所以Q端為高,當(dāng)Q端為高時,通過MOS管的驅(qū)動電路將MOS管關(guān)斷,電流就會下降,采用這種方式進(jìn)行保護(hù)。

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對于恒功率輸出,需要對電路進(jìn)行修改,如下圖,RST接比較器輸出,CLK接正常的PWM波, 接輸出,一旦過流了,比較器輸出為高,RST輸入為高,Q輸出就為低, 就為高。如果過流狀態(tài)持續(xù),下一個周期來臨時,RST還是為高,那么Q還是為低, 還是為高,除非RST為0(不過流),那么Q才為高, 才為低,這樣就實(shí)現(xiàn)了保護(hù)。

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上面所說的電路方案是通過有位置搭建的,采用霍爾的方式,如下圖,霍爾的信號通過多路選擇開關(guān),將三路霍爾信號轉(zhuǎn)換成六路輸出,六路信號通過與或門電路輸出再送到CD4053模擬開關(guān),再經(jīng)過CD4081輸出控制M1、M4、M3,進(jìn)而控制MOS管的開通和關(guān)斷,以上所說的是有位置的方波電路,當(dāng)然還有其他的方案電路,比如有位置正弦波、無位置方波、無位置正弦波。

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下面再給大家簡單介紹一下無位置的三相馬達(dá)電路,這個電路就復(fù)雜了些。
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如下圖所示,這是一個譯碼電路,馬達(dá)轉(zhuǎn)起來之后,需要將無霍爾轉(zhuǎn)換成有霍爾,虛擬出一個霍爾,進(jìn)而判斷出它的位置,以及到下一項(xiàng)如何導(dǎo)通,根據(jù)當(dāng)前的導(dǎo)通相序推出下一個導(dǎo)通相序。

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下圖的這個電路是抓取當(dāng)前相線的反電動勢,低轉(zhuǎn)速時采用電流檢測法來做,高轉(zhuǎn)速時,則采用電壓檢測法來做。最后再將高速、低速這兩項(xiàng)進(jìn)行合成,合成之后進(jìn)行鎖相環(huán)跟蹤,跟蹤后面需要進(jìn)行換向和位置的儲存。

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下面的這個電路是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的強(qiáng)拖,拖到一定程度之后需要替換。

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下面這個電路是實(shí)現(xiàn)負(fù)壓,在低轉(zhuǎn)速時需要用到負(fù)壓。

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下面的這個電路是實(shí)現(xiàn)的消隱,馬達(dá)在每次換向之后都需要進(jìn)行消隱,是不能采集的。

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下面的電路是三相橋電路。

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這個方案就是把軟件做的工作給換成硬件搭建實(shí)現(xiàn),所以說軟硬件是不分家的。
馬達(dá)驅(qū)動作為電子行業(yè)最熱門的行業(yè)之一,卻又是人才非常匱乏的一個行業(yè)。自2016年開始通過視頻學(xué)習(xí)來學(xué)習(xí)提高技術(shù)的方式已經(jīng)非常普遍,效果也非常顯著。教程比較多的有開關(guān)電源、模電、物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、機(jī)器人等等,但唯獨(dú)馬達(dá)驅(qū)動類的教程真的少得可憐更別說質(zhì)量高的教程了,畢竟社會上基于實(shí)戰(zhàn)的硬件教育團(tuán)隊(duì)就那么幾個而真正能把它講面明白的團(tuán)隊(duì)是很少的。而BLDC方波控制、無位置方波控制、FOC空間矢量控制一直困擾著廣大工程師,真正弄明白的聊聊無幾。而實(shí)際上馬達(dá)驅(qū)動技術(shù)教程有強(qiáng)烈需求的工程師或電子類學(xué)生是非常的廣泛。小編強(qiáng)烈向大家推薦一門徹底將馬達(dá)驅(qū)動器這項(xiàng)技術(shù)講明白的課程:張飛軟硬開源基于STM32 BLDC直流無刷電機(jī)驅(qū)動器開發(fā)套件
點(diǎn)擊了解詳情:http://t.elecfans.com/topic/42.html?elecfans_trackid= fsy_post
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一、這門課程能幫到大家什么?
1、徹底學(xué)明白BLDC方波控制技術(shù),方波無位置控制技術(shù)。
2、原理圖設(shè)計:手把手教學(xué)員從無到有如何獨(dú)立設(shè)計一個馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)的原理圖
3、Pcb Layout:手把手教學(xué)員獨(dú)立布好一個馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)PCB
4、程序編寫:手把手教學(xué)員從無到有編寫一個馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)程序
5、實(shí)際調(diào)試:手把手教學(xué)員實(shí)際調(diào)試一個的馬達(dá)驅(qū)動的軟件和硬件
6、避坑:分享在馬達(dá)驅(qū)動器研發(fā)與生產(chǎn)過程中可能遇到的坑。
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二、這門課程的目錄是什么?
PS:本課程共包含8部視頻,是24-31部(命名只是一種方式,24部前面的視頻不屬于馬達(dá)教程哦)

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三、這門課程的亮點(diǎn)是什么?
技術(shù)亮點(diǎn)
1. 支持主控板可更換
2. 支持MOFET驅(qū)動可更換(集成和分立)
3. 電源帶軟起功能
4. 有位置無位置全部兼容
5. 板子自帶電子同時支持外接電機(jī)
6. 液晶顯示轉(zhuǎn)速等信息
7. 多個按鍵,旋鈕調(diào)速
8. 測試點(diǎn)全部引出方便測試
9. PCB由支撐柱懸空,防止意外情況產(chǎn)生短路
10. 4合1運(yùn)放,多個電流采集都不放過
11. 電流環(huán)(電流采樣時刻點(diǎn)可設(shè)定),速度環(huán)(PI調(diào)速)雙環(huán)控制
12. 支持過壓欠壓保護(hù)
13. 支持賭轉(zhuǎn)保護(hù)
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四、教學(xué)亮點(diǎn)
多名資深電機(jī)驅(qū)動工程師參與本項(xiàng)目
2、我們拒絕讀PPT的課程,從原理圖到pcb layout 到軟件編寫到驅(qū)動器調(diào)試全部是從無到有手把手教。
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五、項(xiàng)目歷程簡單回顧
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六、波形展示
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七、原理圖、PCB、代碼
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八、開發(fā)板
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九、【 - 燒錄器 - 】
:DAPlink仿真器
品牌:技小新
特點(diǎn):
1. WIN10系統(tǒng)插上自動裝驅(qū)動,WIN XP/7/8需要手動安裝驅(qū)動
2. 支持所有Cortex-M內(nèi)核單片機(jī)
3. 帶虛擬串口
4. SWD下載方式
5. 最大下載速度:10Mhz
6. 支持KEIL5
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十、【 - 開關(guān)電源 - 】
:AC100-240V
輸出:24V/2A
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- 電機(jī)(153545)
- BLDC(100021)
- 無刷直流電機(jī)(48865)
- 直流無刷電機(jī)(24726)
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非單片機(jī)制作的簡易直流有感無刷電機(jī)(BLDC)驅(qū)動器
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2021-07-26 14:11:56
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64BLDC無刷電機(jī)驅(qū)動方案大全
BLDC無刷電機(jī)驅(qū)動方案大全(現(xiàn)代電源技術(shù)杜少武掃描版)-BP6309 是一款高性能低成本的三相無刷直流電機(jī)、正弦波控制芯片,芯片集成了霍爾位置解碼器、MOSFET 驅(qū)動、振蕩器等模塊,僅需很少的外圍元件即可構(gòu)成完整的無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。
2021-09-16 14:06:12
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143BLDC無刷電機(jī)方案大全
BLDC無刷電機(jī)方案大全(深圳科奧信電源技術(shù)有限公司)-概述:BP6309 是一款高性能低成本的三相無刷直流電機(jī),正弦波控制芯片,芯片集成了霍爾位置解碼器、,MOSFET 驅(qū)動、振蕩器等模塊,僅需
2021-09-16 14:09:46
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54無刷電機(jī)驅(qū)動器資料BLDC-5015A
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2021-09-18 17:28:50
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153BLDC直流無刷電機(jī)驅(qū)動
BLDC直流無刷電機(jī)驅(qū)動(村田電源技術(shù)(上海)有限公司 (研發(fā)中心))-BLDC直流無刷電機(jī)驅(qū)動? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
2021-09-18 17:29:55
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416節(jié)能減排電機(jī)的選擇-直流無刷電機(jī)
節(jié)能減排電機(jī)的選擇-直流無刷電機(jī)(電源技術(shù)雜志投稿)-節(jié)能減排電機(jī)的選擇-直流無刷電機(jī)? ? ? ? ? ? ?
2021-09-18 17:46:40
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40直流無刷電機(jī)的工作原理
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2021-09-18 17:59:02
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123直流無刷電機(jī)在家電領(lǐng)域的應(yīng)用
直流無刷電機(jī)在家電領(lǐng)域的應(yīng)用(深圳市普德新星電源技術(shù)有限公司怎么樣)-直流無刷電機(jī)在家電領(lǐng)域的應(yīng)用? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
2021-09-18 18:08:10
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29直流無刷電機(jī)控制原理
直流無刷電機(jī)控制原理(通信電源技術(shù)規(guī)范書)-? 直流無刷電機(jī)控制原理,一本很經(jīng)典的書籍,希望對設(shè)計直流電機(jī)控制的又幫助。
2021-09-23 13:28:33
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191平衡車控制之BLDC直流無刷電機(jī)控制
平衡車控制之BLDC直流無刷電機(jī)控制(中遠(yuǎn)通電源技術(shù)有限公司招聘)-?平衡車控制之BLDC直流無刷電機(jī)控制 基于STM32,死區(qū)控制,傾角補(bǔ)償
2021-09-23 13:37:36
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118直流無刷電機(jī)控制程序
直流無刷電機(jī)控制程序(現(xiàn)代電源技術(shù)杜少武掃描版)-?直流無刷電機(jī)控制程序,可用在直流變頻空調(diào)上
2021-09-28 12:28:29
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160"diy無感無刷電機(jī)霍爾安裝_51 MCU,BLDC有感無感全開源,輕松實(shí)踐直流無刷電機(jī)控制(程序+電路詳解)..."
"diy無感無刷電機(jī)霍爾安裝_51 MCU,BLDC有感無感全開源,輕松實(shí)踐直流無刷電機(jī)控制(程序+電路詳解)..."
2021-12-06 10:21:08
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110直流無刷電機(jī)(BLDC)基礎(chǔ)知識
提到直流無刷電機(jī),那不得不提的就是有刷電機(jī)了。有刷電機(jī)有一個比較令人討厭的缺點(diǎn):那就是“吵”。
2022-09-23 17:54:42
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直流無刷電機(jī)及Matlab/Simulink驅(qū)動仿真說明
直流無刷電機(jī)(Brushless Direct Current Motor,BLDC)沒有了直流有刷電機(jī)的電刷及換向器等結(jié)構(gòu),線圈繞組不參與旋轉(zhuǎn)而是作為定子,永磁體作為轉(zhuǎn)子,通過控制線圈電流方向
2023-03-08 15:16:57
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4直流無刷電機(jī)與永磁同步電機(jī)有什么區(qū)別
本人見過太多太多關(guān)于直流無刷和永磁同步電機(jī)的誤解了,今天我就要在這里把這個問題在中文世界給蓋棺定論了。如果以后再有人爭論BLDC和PMSM是什么東西有什么區(qū)別,請直接以我為準(zhǔn)。保證準(zhǔn)確無誤。 直流
2023-03-09 11:29:07
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6DSP2837x PWM調(diào)試(BLDC無刷電機(jī)驅(qū)動)
PWM驅(qū)動 前言 一、初始化 1.main()初始化 2.PWM配置 二、BLDC 驅(qū)動函數(shù) 1.六步換向 2.其他函數(shù) 總結(jié) 前言 DSP28377D 的PWM調(diào)試應(yīng)用場景:直流無刷電機(jī)(BLDC
2023-03-20 14:25:47
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12直流無刷電機(jī)怎么測量好壞
直流無刷電機(jī)(Brushless DC motor,BLDC motor)是一種相對于傳統(tǒng)直流電機(jī)而言的新型電機(jī),它以無刷方式取代了傳統(tǒng)換向器。它是一種直接將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電動機(jī),通常由定子、轉(zhuǎn)子、減速機(jī)和編碼器等幾個部分組成。
2023-03-27 15:59:40
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11154直流無刷電機(jī)工作原理是什么
。無刷電機(jī)是指沒有電刷和換向器(或集電環(huán))的電機(jī),又稱無換向器電機(jī),使用頻率較高。本文將以直流無刷電機(jī)的工作原理為主題,對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。 一、直流無刷電機(jī)(BLDC)工作原理 考慮以下在定子A、B和C中安裝三個繞組的步驟。
2023-05-08 14:36:07
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3108DD無刷電機(jī)和BLDC無刷電機(jī)的區(qū)別
DD無刷電機(jī)和BLDC無刷電機(jī)都是在電機(jī)領(lǐng)域中常見的技術(shù),它們都采用了無刷技術(shù),在提高電機(jī)效率、降低功耗和噪音方面都有優(yōu)勢。但是兩者還是有著很大的區(qū)別,下面就讓我們來詳細(xì)了解它們的區(qū)別。
2023-07-17 10:13:50
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2616bldc電機(jī)什么意思 bldc電機(jī)和fpa直驅(qū)電機(jī)哪個好
BLDC(Brushless DC)電機(jī)是一種無刷直流電機(jī),也被稱為無刷電機(jī)。與傳統(tǒng)的刷式直流電機(jī)相比,BLDC電機(jī)采用了電子換向器來替代機(jī)械換向器,從而實(shí)現(xiàn)無刷、無接觸的運(yùn)轉(zhuǎn)。BLDC電機(jī)由外部電源供電,通過電子控制器和傳感器來確定轉(zhuǎn)子位置并實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制。
2023-07-31 15:25:09
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11160bldc變頻電機(jī)是直流嗎 bldc變頻電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)
BLDC 變頻電機(jī)是一種三相交流電機(jī),它的電源可以是直流電源或交流電源。盡管如此,BLDC 變頻電機(jī)的驅(qū)動方式和控制方式類似于直流電機(jī),因此被稱為無刷直流電機(jī)。
2023-08-01 15:56:00
7929
7929bldc電機(jī)什么意思 bldc電機(jī)和fpa直驅(qū)電機(jī)哪個好
BLDC(BrushlessDC)電機(jī)是一種無刷直流電機(jī),也被稱為無刷電機(jī)。與傳統(tǒng)的刷式直流電機(jī)相比,BLDC電機(jī)采用了電子換向器來替代機(jī)械換向器,從而實(shí)現(xiàn)無刷、無接觸的運(yùn)轉(zhuǎn)。BLDC電機(jī)由外部電源
2023-08-02 08:09:16
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6222
bldc電機(jī)是變頻電機(jī)嗎 bldc的控制方式
BLDC(無刷直流)變頻電機(jī)是一種采用無刷直流電機(jī)(BLDC電機(jī))與變頻器(驅(qū)動器)結(jié)合的電動機(jī)系統(tǒng)。BLDC變頻電機(jī)具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢
2023-08-15 15:06:33
6367
6367bldc無刷電機(jī)換相原理 bldc無刷直流電機(jī)和變頻電機(jī)的區(qū)別
無刷直流電機(jī)(BLDC)的換相原理是通過控制電機(jī)繞組中的電流流向,使電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場始終與定子的磁場保持同步。以下是BLDC無刷電機(jī)的換相原理步驟。
2023-08-21 15:18:09
5300
5300南麟 直流無刷電機(jī) 方案
直流無刷電機(jī)直流無刷電機(jī)(BLDC)是一種用電子換向的直流電機(jī),直流無刷電機(jī)由電機(jī)主體和驅(qū)動器組成。電機(jī)的定子繞組一般為三相對稱星形接法,電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體。為了檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的極性,在電機(jī)內(nèi)裝有位置
2022-04-18 17:06:23
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1850
無刷電機(jī)應(yīng)用
無刷電機(jī)在某些領(lǐng)域也稱直流變頻電機(jī)(BLDC),它采用電子換向(霍爾傳感器),線圈不動磁極動,此時永磁鐵可以在線圈外部也可以在線圈內(nèi)部,于是有了外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)之分。
2023-12-05 14:52:11
2008
2008
無刷電機(jī)是什么意思 無刷電機(jī)是交流還是直流
無刷電機(jī)(Brushless Motor)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的驅(qū)動裝置,也被稱為無刷直流電機(jī)(BLDC Motor)。與傳統(tǒng)的有刷電機(jī)相比,無刷電機(jī)的構(gòu)造更加簡單、耐用,效率更高,噪音更低
2024-02-01 13:57:41
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19309bldc直流無刷電機(jī)怎么測量好壞呢
在這篇文章中,我們將詳細(xì)介紹如何測量BLDC(無刷直流)電機(jī)的好壞。BLDC電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種應(yīng)用,如無人機(jī)、機(jī)器人、電動工具等。了解如何測量和評估BLDC電機(jī)的性能對于確保其正常運(yùn)行
2024-06-04 16:55:58
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2866直流無刷電機(jī)vs,gnd,vcc,fg四根線怎樣測量
直流無刷電機(jī)(BLDC)是一種常見的電機(jī)類型,廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備和應(yīng)用中。在這篇文章中,我們將詳細(xì)介紹如何測量直流無刷電機(jī)的四根線:VS(電源正極)、GND(電源負(fù)極)、VCC(控制電壓正極)和FG
2024-06-04 16:58:55
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15723直流無刷電機(jī)的工作原理 直流無刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
直流無刷電機(jī)(BLDC,Brushless Direct Current Motor)是一種無刷直流電動機(jī),它具有高效率、高可靠性、低噪音和長壽命等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和民用領(lǐng)域。本文將詳細(xì)介紹
2024-06-04 17:04:12
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6102直流無刷電機(jī)的優(yōu)勢和劣勢 直流無刷電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域
直流無刷電機(jī)(BLDC,Brushless Direct Current Motor)是一種采用電子換向器代替?zhèn)鹘y(tǒng)電刷換向器的電機(jī)。它具有許多優(yōu)勢和劣勢,本文將詳細(xì)介紹直流無刷電機(jī)的特點(diǎn)、優(yōu)勢、劣勢
2024-06-04 17:07:39
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9118直流無刷電機(jī)工作原理及特點(diǎn)是什么
直流無刷電機(jī)(Brushless DC Motor,簡稱BLDC)是一種采用電子換向器替代傳統(tǒng)碳刷換向器的電機(jī)。它具有高效率、高可靠性、低噪音、長壽命等優(yōu)點(diǎn),在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文將詳細(xì)介紹
2024-06-04 17:10:08
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4928直流無刷電機(jī) 智能高效的動力之選
直流無刷電機(jī)效能解析 直流無刷電機(jī)(Brushless DC Motor,簡稱BLDC)以在現(xiàn)代科技中其獨(dú)特的優(yōu)勢,正逐步成為眾多領(lǐng)域的首選動力解決方案。本文將為您揭秘直流無刷電機(jī)的基本原理,并探討
2024-08-07 16:49:32
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1160直流無刷電機(jī)應(yīng)用原理與控制方法是什么?
直流無刷電機(jī)(Brushless DC Motor,簡稱BLDC)是一種現(xiàn)代電機(jī)技術(shù),它結(jié)合了直流電機(jī)和無刷電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),具有高效率、高功率密度、低噪音和長壽命等特點(diǎn)。在許多應(yīng)用領(lǐng)域,如家用電器、工業(yè)
2024-10-21 14:15:42
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1930直流無刷電機(jī)是什么?有哪些應(yīng)用范圍?
在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中,電機(jī)的應(yīng)用無處不在。從家用電器到工業(yè)設(shè)備,電機(jī)為各種機(jī)械設(shè)備提供了動力。隨著技術(shù)的發(fā)展,電機(jī)的設(shè)計和性能也在不斷進(jìn)步。直流無刷電機(jī)(BLDC)作為一種新型電機(jī),因其高效
2024-10-22 10:20:05
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2557直流無刷電機(jī)的主要特點(diǎn)是什么?直流無刷電機(jī)具體可以組成哪些結(jié)構(gòu)?
直流無刷電機(jī)(Brushless DC Motor,簡稱BLDC)是一種沒有電刷和換向器的電機(jī),它通過電子方式實(shí)現(xiàn)換向。這種電機(jī)具有許多優(yōu)點(diǎn),如高效率、高功率密度、低噪音、長壽命和易于控制等。以下
2024-10-22 15:59:57
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3246直流無刷電機(jī)主要應(yīng)用在哪些方面?直流無刷電機(jī)的控制策略有哪些?
直流無刷電機(jī)(Brushless DC Motor,簡稱BLDC)是一種無刷電機(jī),它通過電子方式控制電機(jī)的換向,無需使用碳刷。這種電機(jī)具有高效率、高功率密度、低噪音和長壽命等優(yōu)點(diǎn),因此在許多領(lǐng)域得到
2024-10-22 16:01:25
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3502直流無刷電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是什么?直流無刷電機(jī)選型時有哪些注意事項(xiàng)?
直流無刷電機(jī)(Brushless DC Motor,簡稱BLDC)是一種采用電子換向器替代傳統(tǒng)碳刷換向器的電機(jī)。它具有許多優(yōu)點(diǎn),使其在許多應(yīng)用場景中受到青睞。以下是直流無刷電機(jī)的一些主要優(yōu)點(diǎn)和選型
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