直流無刷電動機
直流無刷電動機
直流無刷電機的控制結構
直流無刷電機是同步電機的一種，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(P)影響：
N=120．f / P。在轉子極數固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器)，控制定子旋轉磁場的頻率並將電機轉子的轉速回授至控制中心反覆校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載範圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。
直流無刷驅動器包括電源部及控制部如圖 (1) ：電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉換輸入電源頻率。
電源部可以直接以直流電輸入(一般為24V)或以交流電輸入(110V/220 V)，如果輸入是交流電就得先經轉換器(converter)轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉成3相電壓來驅動電機。換流器(inverter)一般由6個功率晶體管(Q1～Q6)分為上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)連接電機作為控制流經電機線圈的開關。控制部則提供PWM(脈衝寬度調製)決定功率晶體管開關頻度及換流器(inverter)換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩定於設定值而不會變動太大的速度控制，所以電機內部裝有能感應磁場的霍爾感測器(hall-sensor)，做為速度之閉迴路控制，同時也做為相序控制的依據。但這只是用來做為速度控制並不能拿來做為定位控制。
直流無刷電機的
要讓電機轉動起來，首先控制部就必須根據hall-sensor感應到的電機轉子目前所在位置，然後依照定子繞線決定開啟(或關閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序，如 下（圖二） inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經電機線圈產生順向(或逆向)旋轉磁場，並與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到hall-sensor感應出另一組信號的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環電機就可以依同一方向繼續轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)；要電機轉子反向則功率晶體管開啟順序相反。
基本上功率晶體管的開法可舉例如下：
AH、BL一組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組，
但絕不能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電子零件總有開關的響應時間，所以功率晶體管在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下臂)尚未完全關閉，下臂(或上臂)就已開啟，結果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。
當電機轉動起來，控制部會再根據驅動器設定的速度及加/減速率所組成的命令(Command)與hall-sensor信號變化的速度加以比對(或由軟體運算)再來決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開關導通，以及導通時間長短。速度不夠則開長，速度過頭則減短，此部分工作就由PWM來完成。PWM是決定電機轉速快或慢的方式，如何產生這樣的PWM才是要達到較精準速度控制的核心。高轉速的速度控制必須考慮到系統的CLOCK 解析度是否足以掌握處理軟體指令的時間，另外對於hall-sensor信號變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判定正確性、實時性。至於低轉速的速度控制尤其是低速起動則因為回傳的hall-sensor信號變化變得更慢，怎樣擷取信號方式、處理時機以及根據電機特性適當配置控制參數值就顯得非常重要。或者速度回傳改變以encoder變化為參考，使信號解析度增加以期得到更佳的控制。電機能夠運轉順暢而且響應良好，P.I.D.控制得恰當與否也無法忽視。之前提到直流無刷電機是閉迴路控制，因此回授信號就等於是告訴控制部現在電機轉速距離目標速度還差多少，這就是誤差(Error)。知道了誤差自然就要補償，方式由傳統的工程式控制制如P.I.D.控制。但控制的狀態及環境其實是複雜多變的，若要控制的堅固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統的工程式控制制能完全掌握，所以模糊控制、專家系統及神經網路也將被納入成為智能型P.I.D.控制的重要理論。
旋轉磁場直流電動機問世－－直流傳動將煥發青春的活力－－洋人的變頻調速技術很快徹底淘汰
自從大功率半導體器件出現以來，幾代電動機研究者都希望用大功率器件和感測器，取代換向器和電刷。希望製造出：具有非同步電動機的耐久性和旋轉電樞直流電動機的轉矩性能與調速性能之電動機。－－－－而今由我們中國人實現了他們的夢想。
在逐線圈換向的前提下，實現旋轉磁場在旋轉之中，每一個磁極對應定子導體的電流始終向一個方向流動。《用電流跟蹤器取代換向器和電刷》定子的導體電流方向始終跟蹤轉子的磁極，就能實現零轉速到額定轉速恆轉矩變壓調速，而且沒有轉矩波動，可徹底淘汰變頻調速器，變壓調速的斬波器將風行天下。
直流電動機的定子磁場和轉子磁場始終垂直90度，通電導體始終處在磁場的最大受力位置，所以能產生強大而又平穩的轉矩，這種優點是非同步電動機難以望其項背。旋轉磁場直流電動機沒有換向器和電刷，使用壽命和非同步電動機一樣長。轉子的強度和非同步電動機一樣高，功率密度不再受到轉速低的限制，在相等質量下功率可以遠遠超過非同步電動機。
旋轉磁場直流電動機 在硬特性領域，使用永磁有利於提高控制精度 用電效率和安全，如數控機床、大型軋鋼機礦井提升機、港口塔吊，因為它有切斷電源自動剎車功能，特別適應礦山提升機安全生產。在電動自行車、電力機車、電動汽車可以使用串勵無刷，因為它具有汽車變速箱的輸出特性，會使交通工具的行駛性能更加完美。
在同步電動機上安裝同步換向器不能叫無刷直流電動機，是科學界的指鹿為馬，因為它是逐相換向－－是交流電動機，它永遠找不到直流電動機的轉矩性能和調速性能。
旋轉磁場直流電動機，具有非同步電動機的耐久性能和旋轉電樞直流電動機的轉矩性能與調速性能，是性能最完美的電動機，直流變壓調速不會產生諧波污染電網，調速成本非常的低。它可以把有限的原材料製造成更有市場價值的商品，可成為企業會下金蛋的鵝，在整個工業領域將引發一場電動機革命，旋轉磁場直流電動機以當今iegt的功率容量4500v5500A，單機功率做到50000KW是輕而易舉。從事電機研究的工作人員來南召縣雲陽鎮看一看我的科技成果，就知道這一切都是真的。
此項技術如果讓西門子 東芝 等大公司購買，中國的電機製造企業就會遭受毀滅性的打擊，成千上萬的工人會失去生活來源。這是因為我國大功率IGBT IEGT製造幾乎是空白，而西門子 東芝 英飛凌－－-具有先天優勢。 13503873417 李佳君
變頻調速器淘汰有如下原因
1價格昂貴變頻器比電機還貴 多數企業難以承受
2產生諧波嚴重污染電網 破壞電網功率因數 使電氣設備誤動作 大幅度增加供電消耗
3低速轉矩太弱 需要重負荷啟動設備不能應用
4低速轉矩波動嚴重 高精度控制領域不能應用
5高達2000-20000赫茲的載波頻率 產生嚴重的電磁輻射危害人體 干擾電子設備正常工作
6載波頻率導致渦流消耗和磁滯消耗增加 線圈的趨膚效應猛增導致電機發熱嚴重 致使電機的工作效率低下
7功率模塊經常燒壞 需要增加巨大的維護成本 一些企業哭笑不是
8軸流引起電機軸承加速損壞 使用變頻器的非同步電動機需要經常更換軸承
9變壓調速的旋轉磁場直流電動機問世 變頻調速器已是窮途末路
變頻調速器能紅極一時，是因為旋轉電樞直流電動機的壽命太短。事實是直流電動機的調速成本最低 精度最高 設備最簡單。只要直流電動機能長壽，變頻調速器就是廢銅爛鐵。
旋轉電樞直流電動機在運轉的時候，定子磁場和電樞磁場是靜止垂直90度，旋轉的是電樞，電樞的磁場並不旋轉。換向器的作用就是保證電樞的磁場和定子的磁場始終保持靜止90度而換向。
旋轉磁場直流電動機在運轉的時候，定子的磁場和轉子的磁場，是在旋轉之中垂直90度。用逐線圈換向技術製造電流跟蹤器，取代換向器和電刷，因此旋轉磁場直流電動機變的和非同步電動機一樣長壽。
旋轉磁場直流電動機的轉子做成無刷勵磁或永磁的時候，它的強度和非同步電動機的轉子一樣高，造價非常低。像非同步電動機一樣，脆弱線圈不動，堅固而又簡單的轉子在高速旋轉。
旋轉磁場直流電動機的定子線圈，能產生穩定的反電勢阻止諧波的生成，無論IGBT的關斷速度多麼快，也不會產生自感電壓擊穿IGBT和絕緣。小功率電機在6000轉的時候IGBT的工作頻率是200赫茲，大功率電機3000轉的時候工作頻率是100赫茲。不像變頻調速器載波頻率高達2000到20000赫茲，產生嚴重的電磁輻射，危害人體干擾電子設備，產生諧波污染電網。
變壓調速的旋轉磁場直流電動機問世，變頻調速器已是窮途末路，科技在推陳出新。
為實現直流電動機長壽的夢想，我付出了18年的努力。
中國人在電力傳動領域將揚眉吐氣 從此不再受制於西方人