直流电机和步进电机区别.doc

b) 属静态电机，空载电流小； c) 效率高； d) 体积小。 缺点： a) 低速起动时有轻微振动，如速度加大换相频率增大，就感觉不到振动现象了； b) 价格高，控制器要求高； c) 易形成共振，因为任何一件东西都有一个固有振动频率，如果无刷电机的振动频率与车架或 塑料件的振动频率相同或接近时就容易形成共振现象，但可以通过调整将共振现象减小到最小程 度。所以采用无刷电机驱动的电动车有时会发出一种嗡嗡的声音是一种正常的现象。 d) 脚踏骑行时较费力，最好是电力驱动与脚踏助力相结合。 2.2 有刷电机有什么优缺点？ 优点： a) 变速平稳，几乎感觉不到振动； b) 温升低，可靠性好； c) 价格低，所以被较多厂家选用。 缺点： a) 碳刷易磨损，更换较为麻烦，寿命短； b) 运行电流大，电机磁钢易退磁，降低了电机与电池的作用寿命。 2.3 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。 2.4 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。 ————————————————————————————————————————————————————3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。 2.5 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