无刷直流电动机作为伺服电动机

无刷直流电机结构、类型和基本原理2009年10月14日无刷直流电动机一、概述直流电动机的主要优点是调速和启动特性好，堵转转矩大，被广泛应用于各种驱动装置和伺服系统中。

但是，直流电动机都有电刷和换向器，其间形成的滑动机械接触严重地影响了电动机的精度、性能和可靠性，所产生的火花会引起无线电干扰。

缩短电动机寿命，换向器电刷装置又使直流电动机结构复杂、噪声大、维护困难，长期以来人们都在寻求可以不用电刷和换向器装置的直流电动机。

随着电子技术的迅速发展，各种大功率电子器件的广泛采用，这种愿望已被逐步实现。

本章要介绍的无刷直流电动机利用电子开关线路和位置传感器来代替电刷和换向器，使这种电动机既具有直流电动机的特性。

又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点；它的转速不再受机械换向的限制，若采用高速轴承，还可以在高达每分钟几十万转的转要中运行。

元刷直流电动机用途非常广泛，可作为一般直流电动机、伺服电动机和力矩电动机等使用，尤其适用于高级电子设备、机器人、航空航天技术、数控装置、医疗化工等高新技术领域。

无刷直流电动机将电子线路与电机融为一体，把先进的电子技术应用于电机领域，这将促使电机技术更新、更快地发展。

二、无刷直流电动机的基本结构和类型(一)基本结构无刷直流电动机是一种自控变频的永磁同步电动机，就其基本组成结构而言．可以认为是由电动机本体、转子位置传感器和电子开关电路三部分组成的“电动机系统”。

其基本结构如图5一20所示。

电动机本体在结构上是一台普通的凸极式同步电动机．它包括主定子和主转子两部分，主定子上放置空间互差120。

的三相对称电枢绕组Ax、BY、cz，接成星形或三角形，主转子是用永久磁钢制成的一对磁极。

转子位置传感器也由定子、转子两部分组成。

定子安装在主电动机壳内，转子和主转子同轴旋转。

它的作用是把主转子的位置检测出来．变成电信号去控制电子开关电路，故也称转子位置检测器。

电子开关电路中的功率开关元件分别与主定子上各相绕组相连接．通过位置传感器输出的信号，控制三极管的导通和截止．从而使主定子上各相绕组中的电流也随着转子位置的改变，按一定的顺序进行切换，实现无接触式的换向。

1：伺服电动机伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。

伺服电动机有直流和交流之分，最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。

目前的直流伺服电动机从结构上讲就是小功率的直流电动机其励磁多采用电枢控制和磁场控制但通常采用电枢控制。

2：步进电动机步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。

除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

3：力矩电动机力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。

一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。

4：开关磁阻电动机开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。

5：无刷直流电动机无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用。

6：直流电动机直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。

7：异步电动机异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。

异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。

在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

8：同步电动机同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。

伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

伺服电机分为交流伺服电机和无刷直流伺服电机两大类，二者在功能上有很大区别。

下面小编就给大家讲解一下二者的区别。

交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。

直流伺服是梯形波。

但直流伺服比较简单，便宜。

永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。

交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。

90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。

交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。

永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。

⑵定子绕组散热比较方便。

⑶惯量小，易于提高系统的快速性。

⑷适应于高速大力矩工作状态。

⑸同功率下有较小的体积和重量。

以上就是由四川志方科技有限公司为大家提供的关于伺服电机的相关信息，为了保证伺服电机使用的稳定性，所有伺服电机都应该在使用前进行测试。

因此，在需要用到伺服电机的企业有必要购进一台专业的伺服电机测试系统。

采购伺服电机测试系统建议咨询专业厂家。

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最全直流电机工作原理与控制电路解析（无刷+有刷+伺服+步进）直流电动机是连续的执行器，可将电能转换为（机械）能。

直流电动机通过产生连续的角旋转来实现此目的，该角旋转可用于旋转泵，风扇，压缩机，车轮等。

与传统的旋转直流电动机一样，也可以使用线性电动机，它们能够产生连续的衬套运动。

基本上有三种类型的常规电动机可用：AC 型电动机，（DC）型电动机和步进电动机。

典型的小型直流电动机交流电动机通常用于高功率的单相或多相（工业）应用中，需要恒定的旋转扭矩和速度来控制大负载，例如风扇或泵。

在本（教程）中，我们仅介绍简单的轻型直流电动机和步进电动机，这些电动机用于许多不同类型的（电子），位置控制，微处理器，（PI）C和（机器人）类型的电路中。

基本直流电动机该直流电动机或直流电动机，以给它的完整的标题，是用于产生连续运动和旋转，其速度可以容易地控制，从而使它们适合于应用中使用是速度控制，伺服控制类型的最常用的致动器，和/或需要定位。

直流电动机由两部分组成，“定子”是固定部分，而“转子”是旋转部分。

结果是基本上可以使用三种类型的直流电动机。

有刷（电机）–这种类型的电机通过使（电流）流经换向器和碳刷组件而在绕线转子(旋转的零件)中产生磁场，因此称为“有刷”。

定子(静止部分)的磁场是通过使用绕制的定子励磁绕组或永磁体产生的。

通常，有刷直流电动机便宜，体积小且易于控制。

无刷电动机–这种电动机通过使用附着在其上的永磁体在转子中产生磁场，并通过电子方式实现换向。

它们通常比常规的有刷型直流电动机更小，但价格更高，因为它们在定子中使用“霍尔效应”开关来产生所需的定子磁场旋转顺序，但是它们具有更好的转矩/速度特性，效率更高且使用寿命更长比同等拉丝类型。

伺服电动机–这种电动机基本上是一种有刷直流电动机，带有某种形式的位置反馈控制连接到转子轴。

它们连接到PWM型控制器并由其控制，主要用于位置（控制系统）和无线电控制模型。

普通的直流电动机具有几乎线性的特性，其旋转速度取决于所施加的直流电压，输出转矩则取决于流经电动机绕组的电流。

二直流无刷电机工作原理及换向初始化直流无刷电机在结构上与三相永磁同步电动机相同，但控制原理却与直流有刷电动机相同。

直流有刷电机通过有刷换向使每个磁极下电枢导体的电流方向保持不变，从而产生能使电机连续旋转的转矩；直流无刷电机是通过电子换向使转子每个磁极下定子绕组导体电流的方向保持不变而产生能使电机连续旋转的转矩。

由于采用电子无刷换向代替直流有刷电机的有刷换向，所以交流永磁同步伺服电机又称直流无刷伺服电机。

直流有刷电动机必须正确调整换向电刷的机械位置才能使电机工作正常。

同样，直流无刷电机加电时必须建立正确的初始换向角，才能使直流无刷电机正常工作。

确定初始换向角的过程称为无刷换向的初始化过程。

为了了解换向初始化过程，必须先了解直流无刷电机的控制原理。

1. 直流无刷电机的控制原理1.1 直流有刷电机的工作原理直流有刷电机由定子（产生主磁场）、转子（电枢）和换向装置（换向片和电刷）组成。

直流有刷电机通过有刷换向使主磁极下的电枢导体的电流方向保持不变，从而使产生转矩的方向不变，使电动机的转子能连续旋转。

为了使直流有刷电动机在电枢绕组流过电流时能产生最大转矩，必须正确调整有刷换向装置中电刷的位置。

下面进行较为详细的讨论。

（1）有刷换向装置的作用有刷换向装置由电刷和换向片组成。

直流有刷电机的电枢绕组为环形绕组，主磁极下的每个电枢导体连接到换向片上。

换向片为彼此绝缘，均匀分布在换向器圆周上的金属片组成。

电刷与换向片滑动接触。

电枢电流通过电刷和连接电枢导体的换向片引入电枢绕组。

电枢旋转时，电刷和换向片就象一个活动接头一样始终与主磁极下的导体连接，使主磁极下电枢导体的电流方向不变，产生使电枢连续旋转的转矩。

（2）产生最大转矩的条件产生最大转矩的条件是：一个磁极下的所有电枢导体的电流方向一致。

或者说，电枢导体产生的合成磁场与主磁场垂直。

（3）直流有刷电机的运行直流有刷电机的运行可用四个基本方程式来描述：①转矩平衡方程式：电流I M流过电枢绕组，载流导体在磁场中受力（受力方向用左手法则判断），产生能使电枢连续旋转的转矩T M。

无刷直流电机原理无刷直流电动机的工作原理普通直流电动机的电枢在转子上,而定子产生固定不动的磁场;为了使直流电动机旋转,需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向,使两个磁场的方向始终保持相互垂直,从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转;无刷直流电动机为了去掉电刷,将电枢放到定子上去,而转子制成永磁体,这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而,即使这样改变还不够,因为定子上的电枢通过直流电后,只能产生不变的磁场,电动机依然转不起来;为了使电动机转起来,必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电,这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化,使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角,产生转矩推动转子旋转;无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品;●电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似;电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器;驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速；提供保护和显示等等;无刷直流电动机的原理简图如图一所示：主电路是一个典型的电压型交-直-交电路,逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波;永磁体N-S交替交换,使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波,结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001,通过逻辑组建处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通,也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上,这样转子每转过一对N-S极,T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通;每种状态下,仅有两相绕组通电,依次改变一种状态,定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电度角,转子跟随定子磁场转动相当于60°电度角空间位置,转子在新位置上,使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码,新的编码又改变了功率管的导通组合,使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电度角,如此循环,无刷直流电动机将产生连续转矩,拖动负载作连续旋转;正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的,而不是由逆变器强制换向的,所以也称作自控式同步电动机;●无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置,所以不论转子的起始位置处在何处,电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩,因此转子上不需另设启动绕组;由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直,在铁芯不饱和的情况下,产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比,这正是他励直流电动机的电流-转矩特性;电动机的转矩正比于绕组平均电流；TM=KtlavN M电动机两相组反电势的差比于电动机的角速度；ELL=KeωV所以电动机绕组中的平均电流为：Iav=Vm-ELL/2RaA其中,Vm=δ VDC是加在电动机线间电压平均值,VDC是直流母线电压,δ是调制波的占空比,Ra为每相绕组电阻;由此可以得到直流电动机的电磁转矩：Tm=δ VDC Kt/2Ra-Kt Keω/2RaKt、Ke是电动机的结构常数,ω为电动机的角速度rad/s,所以,在一定的ω时,改变占空比δ,就可以线性地改变电动机的电磁转矩,得到与他励支流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性;无刷直流电动机的转速设定,取决于速度指令Vc 的高低,如果速度指令最大值为+5V对应的最高转速：Vcmaxón max,那么,+5V 以下任何电平即对应相当的转速n,这就实现了变速设定;当Vc设定以后,无论是负载变化、电源电压变化,还是环境温度变化,当转速低于指令转速时,反馈电压Vfb变小,调制波的占空比δ就会变大,电枢电流变大,使电动机产生的电磁转矩增大而产生加速度,直到电动机的实际转速与指令转速相等为止；反之,如果电动机实际转速比指令转速高时,δ减小,Tm减小;发生减速度,直至实际转速与指令转速相等为止;可以说,无刷直流电动机在允许的电网波动范围内,在允许的过载能力以下,其稳定转速与指令转速相差在1%左右,并可以实现在调速范围内恒转矩运行;由于无刷直流电动机的励磁来源于永磁体,所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流；由于转子中无交变磁通,其转子上既无铜耗又无铁耗,所以效率比同容量异步电动机高10%左右,一般来说,无刷直流电动机的能力指针ηcosθ比同容量三相异步电动机高12%-20%;●由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会像变频调速下重载启动的同步电动机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步;中小容量的无刷直流电动机的永磁体,现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼Nd-fe-B材料;因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号;近三十年针对异步电动机变频调速的研究,归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法,而无刷直流电动机的电流或电枢的端电压,就是直接控制电动机转矩的物理量;过去,由于稀土永磁体价格比较高等因素,限制了稀土永磁无刷直流电动机的应用领域,但是随着技术的不断创新,其价格已迅速下降,例如,我公司推出推出BS系列无刷直流电动机的售价已与异步电动机和普通变频器价格之和相差无几;稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势;无刷电机是指无电刷和换向器或集电环的电机,有称无换向器电机;早在上世纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机得到了广泛的应用;但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢;本世纪中叶诞生了晶体管,因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了;这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机,它克服了第一代无刷电机的缺陷;实用性新型无刷电机是与电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展紧密联系的;它不仅限于交直流领域,还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域;在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的,但性能优良的无刷电机因受到价格的限制,其应用还不十分广泛;下面分别就主要的新型无刷电机进行探索与研究;1 直流无刷电动机直流无刷电动机与一般直流电动机具有相同的工作原理和应用特性,而其组成是不一样的;除了电机本身外,前者还多一个换向电路,电机本身和换向电路紧密结合在一起;许多小功率电动机的电机本身是与换向电路合成一体,从外观上看直流无刷电动机与直流电动机完全一样;直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分,它除了电机电枢、永磁励磁两部分外,还带有传感器;电机本身是直流无刷电机的核心,它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等,还涉及制造费用及产品成本;由于采用永磁磁场,使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构,满足各种应用市场的要求,并向着省铜节材、制造简便的方向发展;永磁磁场的发展与永磁材料的应用密切相关,第三代永磁材料的应用,促使直流无刷电机向高效率、小型化、节能方向迈进;为了实现电子换向必须有位置信号来控制电路;早期用机电位置传感器获得位置信号,现已逐步用电子式位置传感器或其它方法得到位置信号,最简便的方法是利用电枢绕组的电势信号作为位置信号;要实现电机转速的控制必须有速度信号;用获得位置信号相近方法取得速度信号,最简单的速度传感器是测频式测速发电机与电子线路相结合;直流无刷电机的换向电路由驱动及控制两部分组成,这两部分是不容易分开的,尤其小功率用电路往往将两者集成化成为单一专用集成电路;在功率较大的电机中,驱动电路和控制电路可各自成为一体;驱动电路输出电功率,驱动电动机的电枢绕组,并受控于控制电路;目前,驱动电路已从线性放大状态转成脉宽调制的开关状态,相应电路组成也从晶体管分立电路转成模块化集成电路;模块化集成电路有功率双极晶体管、功率场效应管和隔离栅场效应双极晶体管等组成形式;虽然,隔离栅场效应双极晶体管价格较贵,但从可靠安全和性能角度看,选用它还是较合适的;控制电路用作控制电机的转速、转向、电流或转矩以及保护电机的过流、过压、过热等;上述参数容易转成模拟信号,用此来控制较简单,但从发展来看,电机的参数应转换成数字量,通过数字式控制电路来控制电机;当前,控制电路有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成方式;在对电机控制要求不高的场合,专用集成电路组成控制电路是简单实用的方式;采用数字信号处理器组成控制电路是今后发展方向,有关数字信号处理器将在下面交流同步伺服电动机中介绍;目前,在微小功率范畴直流无刷电动机是发展较快的新型电机;由于各个应用领域需要各自独特的直流无刷电动机,所以直流无刷电动机的类型较多;大体上有计算机外存储器以及VCD、DVD、CD主轴驱动用扁平式无铁心电机结构,小型通风机用外转子电机结构,家电用多极磁场结构及内装式结构,电动自行车用多极、外转子结构等等;上述直流无刷电动机的电机本身和电路均成一体,使用十分方便,它的产量也非常大;为了满足大批量、低成本的市场需要,直流无刷电动机的生产必须要形成规模经济;因此,直流无刷电动机是一种高投入、高产出的行业;同时,我们应该考虑到市场也在不断地发展,如家用空调用电机正由3A转向3D,需要大量的中小功率的直流无刷直流电动机,研究和开发中小功率的直流无刷电动机也成当务之急;无刷直流电机BLDCM是在有刷直流电动机的基础上发展来的,但它的驱动电流是不折不扣的交流；无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机;一般地,无刷电机的驱动电流有两种,一种是梯形波一般是“方波”,另一种是正弦波;有时候把前一种叫直流无刷电机,后一种叫交流伺服电机,确切地讲是交流伺服电动机的一种;无刷直流电机为了减少转动惯量,通常采用“细长”的结构;无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多,相应的转动惯量可以减少40%—50%左右;由于永磁材料的加工问题,致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下;这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广,寿命长,维护方便噪声小,不存在因电刷而引起的一系列问题,所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力;直流无刷电机的优越性直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,但直流电机的优点也正是它的缺点,因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能,则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子;碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外,使用场合也受到限制;交流电机没有碳刷及整流子,免维护、坚固、应用广,但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到;现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多,提升驱动电机的性能;微处理机速度亦越来越快,可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中,适当控制交流电机在两轴电流分量,达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能;此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中,而且体积越来越小；像模拟/数字转换器Analog-to-digital converter,ADC、脉冲宽度调制pulse wide modulator,PWM…等;直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相,得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用;直流无刷电机的控制结构直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数P影响：N=120．f / P;在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速;直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制驱动器,控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式;也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速;直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 1 ：电源部提供三相电源给电机,控制部则依需求转换输入电源频率;电源部可以直接以直流电输入一般为24V或以交流电输入110V/220 V,如果输入是交流电就得先经转换器converter转成直流;不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器inverter转成3相电压来驱动电机;换流器inverter一般由6个功率晶体管Q1～Q6分为上臂Q1、Q3、Q5/下臂Q2、Q4、Q6连接电机作为控制流经电机线圈的开关;控制部则提供PWM脉冲宽度调制决定功率晶体管开关频度及换流器inverter换相的时机;直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器hall-sensor,做为速度之闭回路控制,同时也做为相序控制的依据;但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制;图一直流无刷电机的控制原理要让电机转动起来,首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置,然后依照定子绕线决定开启或关闭换流器inverter中功率晶体管的顺序,如下图二 inverter中之AH、BH、CH 这些称为上臂功率晶体管及AL、BL、CL这些称为下臂功率晶体管,使电流依序流经电机线圈产生顺向或逆向旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动;当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时,控制部又再开启下一组功率晶体管,如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管或只开下臂功率晶体管；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反;基本上功率晶体管的开法可举例如下：AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组,但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL;此外因为电子零件总有开关的响应时间,所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去,否则当上臂或下臂尚未完全关闭,下臂或上臂就已开启,结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁;图二当电机转动起来,控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令Command与hall-sensor信号变化的速度加以比对或由软件运算再来决定由下一组AH、BL或AH、CL或BH、CL或……开关导通,以及导通时间长短;速度不够则开长,速度过头则减短,此部份工作就由PWM来完成;PWM是决定电机转速快或慢的方式,如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心;高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间,另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性;至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢,怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要;或者速度回传改变以encoder变化为参考,使信号分辨率增加以期得到更佳的控制;电机能够运转顺畅而且响应良好,P.I.D.控制的恰当与否也无法忽视;之前提到直流无刷电机是闭回路控制,因此回授信号就等于是告诉控制部现在电机转速距离目标速度还差多少,这就是误差Error;知道了误差自然就要补偿,方式有传统的工程控制如P.I.D.控制;但控制的状态及环境其实是复杂多变的,若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握,所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论;P.I.D控制简介一般P.I.D控制如下dutycycle=dutycyclep + dutycyclei + dutycycled图三P.控制比例控制：输出与输入误差讯号成正比关系,即将误差固定比例修正,但系统会有稳态误差;I .控制积分控制：当系统进入稳态有稳态误差时,将误差取时间的积分,即便误差很小也能随时间增加而加大,使稳态误差减小直到为零;D.控制微分控制：当系统在克服误差时,其变化总是落后于误差变化,表示系统存在较大惯性组件或且有滞后组件;微分即是预测误差变化的趋势以便提前作用避免被控量严重冲过头;电机驱动器的保护措施对于驱动器还要有保护措施,当负载过大或不当使用时会造成大电流而将功率晶体管烧毁;为了保护因电流超过规格而破坏驱动器,一般会以加大功率晶体管耐电流或加电流sensor做为保护;其次当电机负载不小的时候,在停止转动时由电机端回送至驱动器的能量及过电压都将危及驱动器,这可配合过电压保护电路加上回生能量消散电路来防治;其它尚有hall-sensor正常与否判定也会影响PWM控制的正确性,这可由控制部判断并适时警告即可;DC无刷电机系列控制疑难杂症处理案例·欲以电流值的大小来判断目前电机的负载状况是否有过载的迹象,该如何测量将电源线的其中一条拔起后,将电表请先调至安培档的一端接至驱动器的电源CONNECTOR其中一接脚,另一端则接至电源插座的另一接脚如下图四,如此即可测量出在现阶段的负载下所必须耗费的电流值,之后再依此电流值来对照电机的电流/扭力对照表,如此即可得知目前的负载状况是正常或是否有过载的情形发生;。