车用电机及永磁无刷电机控制介绍

BLDC永磁电机及其控制原理BLDC（Brushless DC）永磁电机是一种无刷直流电机，也被称为无刷永磁同步电机（PMSM）。

相比传统的有刷直流电机，BLDC永磁电机具有更高的效率、更低的噪音和更长的寿命。

它广泛应用于电动车、航空航天、工业自动化等领域。

BLDC永磁电机的控制原理是通过对电机的三相电流进行控制来达到转速和转矩的调节。

在BLDC电机中，转子上有若干个磁极，而定子上有三个相位相差120度的绕组。

当电流通过绕组时，会产生旋转磁场，而与磁场同步旋转的转子也会跟随旋转。

根据BLDC电机的永磁特性，当电流通入发磁绕组时，转子磁极与定子绕组之间会产生磁力吸引或排斥的作用，从而产生转矩。

BLDC永磁电机的控制可以分为传感器反馈控制和无传感器反馈控制两种方式。

传感器反馈控制通常使用霍尔传感器或编码器等装置来检测转子位置和速度，并将反馈信号送回电机控制器，通过控制器来调整电机相位和电流。

这种方式可以实现高精度的转速和转矩控制，但需要额外的传感器装置，增加了成本和复杂度。

而无传感器反馈控制则是通过估算转子位置和速度来实现控制。

无传感器反馈控制算法通常使用反电动势（Back EMF）估算转子位置和速度。

反电动势是由于转子磁极与定子绕组之间的磁感应产生的电势，它与转速成正比。

通过测量电机相电流和反电动势，可以估算出转子位置和速度，并通过控制器来调整电机相位和电流。

这种方式不需要额外的传感器装置，减少了成本和复杂度，但精度较传感器反馈控制略低。

在BLDC永磁电机的控制中，还需要考虑到换相问题。

换相是指在相位旋转时切换绕组的通电顺序，以保持转子与磁场的同步。

传统的换相方式是基于霍尔传感器或编码器等装置来获取转子位置，然后通过控制器来调整相位。

而在无传感器反馈控制中，需要使用特定的换相算法来估算转子位置，并实现正确的换相。

常见的换相算法有霍尔换相法、反电动势换相法和电角度法等。

总之，BLDC永磁电机的控制原理是通过对电机的三相电流进行控制来实现转速和转矩的调节。

电动车驱动电机及其控制技术综述摘要：简述了电动车驱动系统及特点，在此基础上全面分析并比较了电动车要紧电气驱动系统，着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其操纵系统，最后简要概述了电动车电气驱动系统的进展方向。

1 概述电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其特殊的优越性与竞争力，而且能够更方便地使用现代操纵技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的进展前景。

现有电动车大致能够分为下列几个要紧部分：蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。

驱动系统为电动车提供所需的动力，负责将电能转换成机械能。

不管何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都能够分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，要紧包含电动机、功率电子元器件及操纵部分。

如图1所示。

其中，电动车驱动系统均具有相同或者相似的功能模块，如图2所示。

2 电动车电气驱动系统比较电动机的类型对电气驱动系统与电动车整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上要紧就是对不一致电动机及其操纵方式进行比较与分析。

目前正在应用或者开发的电动车电动机要紧有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。

由这四类电动机所构成的驱动系统，其总体比较如下表所示。

电动车电气驱动系统用电动机比较表下面分别对这几种电气驱动系统进行较为全面地分析与阐述。

2.1 直流驱动系统直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩操纵特性，因此直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的要紧研发对象。

而且，目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。

但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器保护困难，很难向大容量、高速度进展。

此外，电火花产生的电磁干扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。

此外，直流电动机价格高、体积与重量大。

随着操纵理论与电力电子技术的进展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。

无刷直流电机的调速与控制技术随着科技的发展，电动机在各个领域的应用越来越广泛。

而无刷直流电机作为一种高效、可靠的电机，在许多领域得到了广泛的应用。

无刷直流电机的调速与控制技术是保证电机运行稳定性和提高其性能的重要一环。

一、无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。

其核心部件是电机转子上的永磁体，通过感应电流产生的磁场与定子线圈产生的磁场相互作用，从而实现电机的运转。

相比于传统的有刷直流电机，无刷直流电机省去了电刷与换向器件，因此具有更高的效率和更长的寿命。

二、无刷直流电机的调速方法无刷直流电机的调速方法主要包括电压控制调速和电流控制调速两种。

1. 电压控制调速电压控制调速是通过改变电压的大小来控制电机的转速。

在实际应用中，最常见的方式是采用PWM (Pulse Width Modulation) 调制技术。

PWM技术通过调整电压的占空比，使得电机在一个固定的周期内以不同的占空比工作，从而实现不同的转速。

这种方法简单易行，但是对于大功率的无刷直流电机，其调速范围较窄。

2. 电流控制调速电流控制调速是通过改变电机定子线圈的电流来控制电机的转速。

常见的控制方法有开环控制和闭环控制。

开环电流控制是在电机定子线圈中加回馈电阻，通过改变反馈电阻的大小来调整电流。

这种方法结构简单，控制参数易调，但是系统稳定性较差，无法适应负载的变化。

闭环电流控制是在开环控制的基础上加入反馈环节，通过传感器测量电机的电流，并与设定的电流进行比较，通过PID控制算法来调整控制器输出的电压，从而控制电机的转速。

这种方法可以提高系统的稳定性和动态响应性能，适用于对转速精度和系统稳定性要求较高的应用。

三、无刷直流电机的控制技术无刷直流电机的控制技术是实现电机调速的重要手段之一。

根据不同的应用场景和需求，可以选择不同的控制方法。

1. 速度控制速度控制是无刷直流电机最基本的控制方式。

通过改变电机的输入提速，可以控制电机的转速。

驱动电机及其控制技术驱动电机是电动汽车驱动系统的核心部件，其性能好坏直接影响电动汽车驱动系统的性能。

驱动电机一般有直流电机、交流电机、永磁电机和开关磁阻电机四种。

由于直流电机在电动车上的应用较少，主要介绍永磁同步电机、交流异步电机、开关磁阻电机三种电机及其控制技术。

一.永磁同步电机及其控制技术；永磁同步电机具有高效、高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点，通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能。

它在电动汽车驱动方面具有很高的应用价值，受到国内外电动汽车界的高度重视，是最具竞争力的电动汽车驱动电机系统之一。

永磁同步电机分为正弦波驱动电流的永磁同步电机和方波驱动电流的永磁同步电机两种。

这里以三相正弦波驱动的永磁同步电机为例，阐述永磁同步电机的结构与特点。

永磁同步电机的结构和传统电机样，它主要由定子和转子两大部分构成。

定子与普通异步电机的定子基本相同，由电枢铁心和电枢绕组构成。

电枢铁心一般采用0.5mm硅钢冲片叠压而成，对于具有高效率指标或频率较高的电机，为了减少铁耗，可以考虑使用0.35mm的低损耗冷轧无取向硅钢片。

电枢绕组则普遍采用分布短距绕组；对于极数较多的电机，则普遍采用分数槽绕组；需要进一步改善电动势波形时，也可以考虑采用正弦绕组或其他特殊绕组。

转子主要由永磁体、转子铁心和转轴等构成。

其中永磁体主要采用铁氧体永磁和钕铁硼永磁材料；转子铁心可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或采用钢板、硅钢片冲制后叠压而成。

与普通电机相比，永磁同步电机还必须装有转子永磁体位置检测器，用来检测磁极位置，并以此对电枢电流进行控制，达到对永磁同步电机驱动控制的目的。

根据永磁体在转子上位置的不同，永磁同步电机的磁极结构可分为表面式和内置式两种。

(1)表面式转子磁路结构：在表面式转子磁路结构中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，永磁体提供磁通的方向为径向。

表面式结构又分为凸出式和嵌入式两种，对采用稀土永磁材料的电机来说，因为永磁材料的相对回复磁导率接近，所以表面凸出式转子在电磁性能上属于隐极转子结构；而嵌入式转子的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁材料，故在电磁性能上属于凸极转子结构。

用途永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。

永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中，如录音机、VCD机、电唱机、电动按摩器及各种玩具，也广泛应用于汽车、摩托车、电动自行车、蓄电池车、船舶、航空、机械等行业，在一些高精尖产品中也有广泛应用，如录像机、复印机、照相机、手机、精密机床、银行点钞机、捆钞机等。

在舞台灯光方面，永磁直流电机，特别是小型永磁直流齿轮电机的用量非常大。

计算机行业中的打印机、扫描仪、硬盘驱动器、光盘驱动器、刻录机、冷却风扇等都要用到大量的永磁直流电机。

汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、打气泵更是用到各种永磁直流电机。

宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机等都用到永磁直流电机、在武器装备中，永磁直流电机广泛应用于导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。

在工农业方面，永磁直流电机也广泛用于电气和自动化控制及仪器仪表中。

在医用方面，永磁直流电机用处更不小，如医用的各种仪器、手术工具，如开脑手术中的电动锯骨刀，特别是野外手术中的各种仪器基本上都是用的永磁直流电机。

在残疾人用品方面，如机械手、残疾车等都用到永磁直流电机。

在生活方面，用处更多，连牙刷也用永磁直流电机做成电动牙刷了。

永磁直流电机的应用真是举不胜举，可以说是无处不在。

随着时代的发展，永磁直流电机的应用会更多，原先用交流电机的许多场合均被永磁直流电机所替代。

特别是出现永磁无刷电机后，永磁直流电机的生产数量在不断地上升。

我国每年生产的各种永磁直流电机大达数十亿台以上，生产永磁直流电机的厂家不计其数。

特点1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；2、具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；3、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；4、体积小、重量轻、出力大；5、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；6、无级调速，调速范围广，过载能力强；7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%。

用于电动汽车的7种类型电机介绍电动汽车可以采用7种类型的电机，它们是什么?分别具有什么特点?本视频将给出答案。

用于电动汽车的电机有7种类型，分别是：有刷直流电机、无刷直流电机、永磁同步电机、感应电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机和轴向磁通无铁心永磁电机。

有刷直流电机是最简单的直流电机,它利用电刷通过机械换向将电流传给电机绕组。

电枢或转子是电磁体，磁场是永磁体。

这种电机无需控制器来操作或改变速度，低速时能提供最大扭矩。

缺点是结构笨重、效率低、电刷会生热并导致效率低下，热量在转子中心而难以消除。

因此，有刷直流电机已不再用于电动汽车。

无刷直流电机带永磁体，因无换向器和电刷而被称为无刷。

它采用电子换向，免维护，具有起动转矩大、效率高达95%-98%的牵引特性，适合高功率密度设计。

这种牵引特性使无刷直流电机在电动汽车中应用广泛，适用于最大功率60千瓦的小型汽车。

缺点是恒功率范围有限、扭矩随速度增大而减小、永磁体导致成本高昂。

丰田普锐斯就采用了无刷直流电机。

永磁同步电机的转子上有永磁体，它具有高功率密度和高效率的牵引特性，可用于更高的额定功率，因而比其他电机昂贵。

这种电机能在不同的速度范围内工作，无需齿轮系统。

它高效紧凑，适合轮毂应用，低速时也具有高扭矩。

缺点是在轮毂中高速运行时铁耗严重。

目前永磁同步电机多用于混动和电动汽车，如雪佛兰Bolt、福特Focus、日产Leaf和宝马i3。

感应电机不像直流电机那样能在固定电压和固定频率下产生高起动转矩。

但这可以利用各种控制方法来改变，如矢量控制或磁场定向控制。

利用这些控制方法，可以在电机起动时获得满足牵引所需的最大扭矩。

鼠笼式感应电机维修少、使用寿命长，设计效率可达92%-95%。

缺点是需要复杂的逆变电路，电机控制困难。

由于成本低，感应电机成为高性能电动汽车的首选。

特斯拉ModelS就是证明感应电机性能高的最好例子。

丰田RA V4 和通用EV1 也使用了这种电机。

开关磁阻电机是具有双重显著性的一类可变磁阻电机，结构简单坚固，转子是一块无绕组或永磁体的叠压钢片。

永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机是一种常见的电动机型号，具有高效、能耗低等优点，在不少领域广泛应用，如空调、洗衣机、汽车等。

为了使电机工作更加稳定、可靠，需要对其进行控制，本文将介绍几种常见的永磁同步电机控制方法。

一、矢量控制方法
矢量控制方法也称为矢量调速，是对永磁同步电机进行控制的一种较为复杂的方法。

通过对电机的磁场和电流进行精细控制，可以实现电机速度和转矩的精准调节。

具体实现时，需要提取电机转子位置，进行磁场定向控制。

二、直接转矩控制方法
直接转矩控制方法是对电机电流进行直接调节的方法，可以实现对电机转矩的调节。

该方法操作简单，但控制效果较为粗糙，容易造成电机振动和噪音。

三、电压向量控制方法
电压向量控制方法通过调节电机的电压和相位，控制电机的速度和转矩。

该方法比直接转矩控制方法更加精准，但控制难度较大，计算量较大。

四、滑模控制方法
滑模控制方法是近年来发展的一种新型控制方法，可以实现低成本、高效率的电机控制。

该方法借助滑模变量实现对电机转速和转矩的控制，具有控制精度高、响应速度快等优点。

五、解析控制方法
解析控制方法也是近年来发展的一种新型控制方法，该方法是通过解
析电机的动态特性，设计控制器实现对电机的精准控制。

该方法适用于大功率电机控制，但计算量较大，难度较高。

以上是几种常见的永磁同步电机控制方法，不同的方法具有不同的特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的控制方法。

随着科技进步和工业发展，永磁同步电机控制技术也将不断进步和发展。

无刷电机控制方法：提升高效稳定性能
无刷电机（BLDC）良好的功率密度、高效率和低噪音使其成为电
动汽车、无人机、家用电器和工业机械等领域中的热门选项。

然而，
为了实现更高的性能和较好的控制，需要一些切实可行的方法。

以下
是一些无刷电机控制方法，可用于提升其高效稳定性能。

1. 传统电机控制方法：无刷电机使用的传统控制方法包括定速控
制和传统三角波控制。

定速控制利用恒定的电压或电流来控制电机，
但缺乏调速和调力矩的灵活性。

传统三角波控制以三角波信号控制电
机轴的电压和电流，但会产生较大的电磁噪声，对无人机和家电等对
噪音敏感的应用不适合。

2. 矢量控制：无刷电机的矢量控制可实现轴向控制，提高了动态
性能和响应性。

矢量控制通过控制转子磁通和定子电流来达到控制目的，并使用高精度的传感器反馈进行补偿。

由于矢量控制需要实时反馈，因此准确的传感器信息至关重要。

3. 感应电机控制（FOC）：FOC是矢量控制的一种变体，通过无感知向量控制方法实现高效率、高精度控制，并有效地消除了低速抖动。

FOC需要实时反馈的磁通信息和良好的参数识别，是一种容错能力较差的控制方法。

4. 非线性控制：非线性控制方法，如滑模控制和逆向学习控制，
可以消除控制系统中不确定性和干扰，提高系统的适应能力和抗干扰
性。

但由于非线性控制方法需要进行很多复杂的数学推导，实际应用
较为困难。

总的来说，无刷电机的控制方法因应用场景、性能要求和技术水
平的不同而异。

在选择控制方法时需要根据具体情况进行权衡和评估，综合考虑系统的可靠性、易用性和成本等因素。

电动车用永磁和无磁电机电动车用永磁和无磁电机2010-04-07 19：34电动车用电机电动车用电机一般是直流电机，用有、无永久磁铁分类，有永磁电机和串激电机两类。

电机旋转的部分叫转子，不转动的部分叫定子。

永磁电机的转子或者定子有一个是永久磁铁，另一个则是漆包线绕制的线包；串激电机的转子和定子都是漆包线绕制的线包。

同样功率的电机，永磁电机比串激电机省电。

永磁电机的磁铁怕高温，质量差的110度就会退磁，好的可到140度；串激电机没有永久磁铁，不存在这个问题。

目前市场上的货运三轮，电机功率一般在400瓦-900瓦，都使用串激电机，串激电机属于有刷电机。

代步三轮有300瓦左右就行了，一般使用永磁电机。

电动自行车电机一般为180瓦-250瓦，电动摩托350瓦-500瓦，这两种车也使用永磁电机。

永磁电机又分为有刷电机和无刷电机两大类。

有刷电机和无刷电机有刷、无刷是有无电刷称直流电机连续转动，是靠转子磁场和定子磁场的同性相斥、异性相吸进行的。

线包里的电流在适当的机必须转换，否则就会吸死不转。

有刷电机是靠换向器(学名叫整流子)和电刷的配合来自动完成，换向器和电刷装在电机内部。

一般有刷电机的电刷大约磨损2000小时就应该换新。

普通轮毂电机和柱式电机(也有叫中置电机的)需要专业维修人员才能更换，而串激电机普通用户自己就可以更换。

电刷的磨损还与电流大小以及电刷含银量有关。

货运三轮使用的串激电机电流很大，寿命到不了2000小时，几个月就得更换，碳刷含银量的多少价格相差很大.有刷电机对外只有两条连线，永磁有刷电机交换连线就可以改变转动方向；串激电机没有永久磁铁，转子和定子都是绕组，其中定子磁场也叫激磁磁场，个绕组是独立的，当串联使用时，叫串激电机。

串激电机对外虽然也是两条连线，不同于永磁有刷电机交换连线就可以改变转动方向，而是交换转子绕组(一对线)或定子绕组(一对线)之中的一对即可。

无刷电机顾名思义，电机内部没有电刷。