無刷直流電機在按摩椅行業(yè)的應用

1、無刷直流電機在按摩椅行業(yè)的應用     張生明    (浙江豪中豪健康產品有限公司，浙江平陽325400)    摘要：無刷直流電機是集特種電動機、功率驅動器、檢測元件、微處理器、控制軟件和硬件于一體的新一代機電一體化高科技產品，既保持了有刷直流電動機良好的調速性能的特點，又具有結構簡單、起動力矩大、調速范圍寬、損耗低、效率高、無滑動接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長及噪聲低等優(yōu)點，體現(xiàn)著當今應用科學的許多最新成果。按摩椅作為一種模擬人手的揉捏敲打動作對人體進行按摩的智能化產品，其在模糊控制和直接驅動方

2、面具有很高的要求。將無刷直流電機技術應用到按摩椅行業(yè)，將會大大降低按摩椅的運行噪音，提升按摩椅的使用舒適性，增加按摩椅的穩(wěn)定性，延長按摩椅的使用壽命，并顯著降低按摩椅的運行能耗。這種應用，必將從最基礎的驅動層面上整體推動按摩椅行業(yè)的發(fā)展。    關鍵詞：無刷直流電機；按摩椅；應用   0引言    無刷直流電動機是近年來隨著微處理器技術的發(fā)展和高開關頻率、低功耗新型電力電子器件的應用，以及控制方法的優(yōu)化和低成本、高磁能積的永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種新型直流電動機。    “無刷直流

3、電動機”一詞最初特指具有電子換向的直流電動機，“無刷”即指由電子換向取代傳統(tǒng)的機械換向，“直流”即指具有與有刷直流電動機相同的工作特性。總結現(xiàn)有參閱文獻可知，無刷直流電動機是指轉子為永磁結構，定子繞組為多相交流繞組，并配以適當?shù)奈恢脵z測器，可根據(jù)轉子位置信號按一定的次序向定子繞組進行電子饋電的自同步電動機系統(tǒng)。因此，它又被稱為自控式同步電動機。無刷直流電動機的特點是在同步電動機的定子上裝有臺轉子位置傳感器，由它發(fā)出信號控制變壓變頻裝置的逆變器換流，從而改變同步電機的供電頻率，調速時由外部控制逆變器的直流輸入電壓或電流，它用電力電子裝置取代了機械換相器，岡此又稱為無換向器電機。 

4、60;  無刷直流電動機既保持了有刷直流電動機良好的調速性能又具有無滑動接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長及噪聲低等優(yōu)點，因而在航空航天、數(shù)控機床、機器人、電動汽車、計算機外圍設備和家用電器等方面都獲得了廣泛應用。    按摩椅作為一種模擬人手的揉捏敲打動作對人體進行按摩的智能化產品，其在模糊控制和直接驅動方面無疑具有很高的要求。而采用無刷直流電動機直接驅動按摩椅機械裝置的技術，對于滿足按摩椅的這些要求，無疑是十分有效的途徑。近十幾年來，隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，許多新型的高性能半導體功率器件，如GTR、MOsFET和IGBT等的相繼出現(xiàn)，以及高性能

5、永磁材料如鐵氧體、銣鐵硼等相繼問世，為無刷直流電動機的生產和應用奠定了堅實的物質基礎。按摩椅采用無刷直流電動機直接驅動，可實現(xiàn)無級寬調速，調整范圍可達01000，m/min，使按摩椅的模糊控制方案更為易于實現(xiàn)，并且由于省去了齒輪減速及皮帶傳動機構，無刷直流電動機驅動系統(tǒng)的效率明顯高于原有系統(tǒng)的效率，同時也將降低了按摩椅工作時的噪聲，這些都無疑將太大提高按摩椅的產品性能和市場競爭能力。1無刷直流電機在降低按摩椅噪音方面的作用    由于按摩椅在工作的時候，人的頭部緊貼按摩機械手，噪音問題將會嚴重影響人的舒適程度。由我公司負責起草的國家標準家用和類似用途電器噪音限值電

6、動按摩器的特殊要求規(guī)定按摩椅的整機噪音限值為55dB(A)，而目前采用的傳統(tǒng)直流電機的正常負載運行噪音為：38dB(A)左右。所以，降低電機噪音成為了進一步降低整機按摩椅噪音的重要技術方向。    因為直流電機具有優(yōu)良的轉矩控制特性，所以其在調速領域內一直占有主導地位。基于這個道理，按摩椅的驅動電機也一直采用直流電機。但是根據(jù)法拉第定律，當直流電機的轉子發(fā)生轉動時，其在磁場中的受力將會反向，所以直流電機需要有一個電流轉向功能，才能保證電機平穩(wěn)的持續(xù)運行。在傳統(tǒng)的直流電機中，這個功能由電刷完成。這種機械換向方式，在電刷與換向器之間存在機械摩擦，在這個過程中不可避免的

7、產生噪音與火花。直流電機的噪音主要是電刷與換向器之間的摩擦噪音。而且從理論上，這個噪音將永遠無法消失。目前采用高潤滑導電材料做成的電刷與換向器，其噪音仍然在35dB(A)以上。    為了取代有刷直流電動機的電刷換向器結構的機械接觸裝置，人們對此進行了長期的探索。早在1915年，美國人蘭格米爾(Langm_11)發(fā)明丁，帶控制柵極的水銀整流器，制成了由直流變交流的逆變裝置。1917年，Boliget提出了用整流管代替有刷贏流電動機的機械電刷，從而誕生了無刷直流電動機的基本思想。本世紀三十年代有人開始研制以電子換向取代電刷機械換向的直流無刷電動機，但當時由于受到元器

8、件的限制而沒有發(fā)展起來。1955年美國的D哈利森(arrison)等人首次申請了用晶體管換向線路代替有刷直流電動機機械電刷的專利，標志著現(xiàn)代無刷直流電動機的誕生。隨著半導體技術的飛速發(fā)展，人們對1876年美國人霍爾發(fā)現(xiàn)的霍爾效應再次發(fā)生興趣，經(jīng)過多年努力，終于在1962年試制成功了借助霍爾元件換流的無刷直流電動機，從而開創(chuàng)了無刷直流電動機的新紀元。l978年德國NESMANN公司在漢諾威貿易博覽會上推出MAc方波無刷直流電動機及其驅動器，標志著方波無刷直流電動機技術進入實用階段。    無刷直流電機因為不需要通過電刷和換向器進行電流換向，所以從根本上消除了兩者的摩

9、擦噪音。一般來說，無刷直流電機的噪音水平只有傳統(tǒng)直流電機的百分之十左右。采用無刷直流電機，大大降低了按摩椅的噪音水平。實驗發(fā)現(xiàn)，采用了無刷直流電機之后，按摩椅的噪音水平只有原來的百分之四十五左右，大大降低了按摩椅的運行噪音，顯著提升了按摩椅的使用舒適性。2無刷直流電機在提升按摩椅智能化方面的作用    無刷直流電機和一般有刷直流電機具有基本相同的調速特性，即只要簡單地改變電機的輸入電壓或勵磁電流的大小就可以在廣闊的范圍內進行無級調速。而無刷直流電機一般為永磁同步電動機，其勵磁是恒定的，故無刷直流電機只能通過改變電機的輸入電壓來實現(xiàn)恒轉矩調速。這種控制方式，大大簡化

10、了電機的控制方式，使得控制更加靈活簡便。    無刷直流電機通過電子方式改變電流方向獲得持續(xù)的轉矩。這個過程中，其轉子位置信號除了通過位置傳感器來獲得之外，還可以通過檢測定子繞組三相端電壓來檢測轉子位置。這種技術的采用，不但使電機結構簡單，提高了電機運行的可靠性，降低了電機的制造成本，還避免了位置傳感器在高溫、冷凍和有腐蝕性物質等不便于使用的場合，擴大了無刷直流電機的應用范圍。而且，通過這種方式，還可以將電機的控制系統(tǒng)與按摩系統(tǒng)一起，集成到主板上，增大了機電一體化的程度，大大增強了電機的可控性能，從而大大提升了按摩椅的靈活性。   

11、隨著微電子技術和電力電子技術的發(fā)展，將傳統(tǒng)的電機與電子技術結合起來，開發(fā)出全新性能的新一代產品。機電一體化就是最終實現(xiàn)智能化功能單元的必由之路。所謂智能化的電動機就是將電動機、編碼器(傳感器)、功率放大器、電源、可編程控制器和網(wǎng)絡管理器等智能化模塊組合在一起，形成一個整體，這樣的組合會給驅動系統(tǒng)帶來一系列的優(yōu)點，如可靠性高、成本降低、體積減小、系統(tǒng)性能提高等。通過對無刷直流電動機本體的結構電氣參數(shù)及工作性能的研究，及建立相應的數(shù)學模型，有效的提升按摩椅的智能化水平。    智能控制是控制理論發(fā)展的高級階段，一般包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制專家系統(tǒng)。智能控制技術的應用

12、，大大改進和優(yōu)化了無刷直流電動機的運行性能。傳統(tǒng)控制，譬如PlD控制或線性二次方程控制，需要精確地描述系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型，這對于帶有未知動力變化的系統(tǒng)可能是一個主要限制因素。即使能夠得到控制系統(tǒng)的模型，但飽和、擾動、參數(shù)變化這些未知條件也是不可能用精確的模型建立的。負載的變化和外部擾動將直接影啊伺服系統(tǒng)的性能，而且電機的端部效應、齒槽效應和永磁體磁鏈諧波等將產生推力紋波，系統(tǒng)參數(shù)(轉予質量、粘滯摩擦系數(shù)等)的變化、摩擦阻力的非線性變化以及狀態(tài)的觀測噪聲等都會降低系統(tǒng)的伺服性能。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)具有目學習的功能，在處理控制系統(tǒng)的非線性、不確定性等問題上有很好的應用前景。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡對永

13、磁無刷直流電機進行控制，不要求預知精確的系統(tǒng)參數(shù)，利用一些先進的控制算法可以實現(xiàn)很好的控制效果。小波變換以特有的尺度伸縮功能，使其具有很強的奇異、突變信號的鑒別能力，能有效地檢測到非平穩(wěn)信號的瞬時、奇異成分，并能顯示時域的產生和持續(xù)時間，使其在設備狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷等非平穩(wěn)、時變信號的分析領域具有明顯的優(yōu)勢。通過采用具有很強自學習能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡來實現(xiàn)無刷直流電機電流、電壓的雙閉環(huán)控制。通過在線學習能夠在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，對擾動和參數(shù)變化進行有效的抑制補償，同時采用小波變換實時進行系統(tǒng)的故障診斷和保護，從而可以有效地提高控制系統(tǒng)的動靜態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度和可靠性。3無刷直流電機在提升按摩椅穩(wěn)

14、定性方面的作用    按照供電方式的不同，無刷直流電動機又可以分為兩類：    (1)方波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形都是矩形波，又稱為矩形波永磁同步電動機：    (2)正弦波無刷直流電動機，其反電勢波形和供電電流波形均為正弦波。    但無論哪種無刷直流電機，其都有一個共同點，就是沒有電刷。因為沒有電刷，所以在運行過程中就不會出現(xiàn)因電刷和換向器之間的相互摩擦噪音，也不會出現(xiàn)火花。因而，按摩椅采用無刷直流電機之后，每圈出現(xiàn)一次的運動火花將會徹底消失，其運行過程

15、中的發(fā)熱將大大降低，周期性的電機扭矩變化也會消失，從而大大提升了按摩椅的穩(wěn)定性能。4結論    無刷直流電機是集特種電動機、功率驅動器、檢測元件、微處理器、控制軟件和硬件于一體的新一代機電一體化高科技產品，體現(xiàn)著當今應用科學的許多最新成果。這種電機具有結構簡單、起動力矩大、調速范圍寬、損耗低、效率高、無滑動接觸和換向火花、可靠性高、噪音低和使用壽命長等突出優(yōu)點。在按摩椅行業(yè)中，隨著智能化程度的提高，對電動機也相應提出了低噪聲、高性能、長壽命、高可靠、小型化、高效節(jié)能的要求。這些電動機結合新的控制技術、傳感器技術和新的電子設備，大大降低了按摩椅的運行噪音，提升了按摩

16、椅的使用舒適性，增加了按摩椅的穩(wěn)定性，延長了按摩椅的使用壽命，并降低了按摩椅的運行能耗。從而，無刷直流電機從最基礎的層面上，促進了按摩椅行業(yè)的發(fā)展。直流無刷電機 百科名片直流無刷電機原理無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。 無刷電機是指無電刷和換向器(或集電環(huán))的電機，又稱無換向器電機。早在上世紀誕生電機的時候，產生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機，這種電動機得到了廣泛的應用。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷，以致電機技術發(fā)展緩慢。本世紀中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應運而生了。這種新型無刷電機稱為電子

17、換向式直流電機，它克服了第一代無刷電機的缺陷。 目錄隱藏無刷直流電機意義 1. 直流無刷電動機 2. 無刷電機有什么特點？ 3. 有刷電機有什么優(yōu)缺點？直流無刷電機的優(yōu)越性 直流無刷電機的控制結構 直流無刷電機的控制原理 控制簡介無刷直流電機意義 1. 直流無刷電動機 2. 無刷電機有什么特點？ 3. 有刷電機有什么優(yōu)缺點？直流無刷電機的優(yōu)越性 直流無刷電機的控制結構 直流無刷電機的控制原理 控制簡介 編輯本段無刷直流電機意義實用性新型無刷電機是與電子技術、微電子技術、數(shù)字技術、自控技術以及材料科學等發(fā)展緊密聯(lián)系的。它不僅限于交直流領域，還涉及電動、發(fā)電的能量轉換和信號傳感等領域。在電機領域中

18、新型無刷電機的品種是較多的，但性能優(yōu)良的無刷電機因受到價格的限制，其應用還不十分廣泛。下面分別就主要的新型無刷電機進行探索與研究。 直流無刷電動機直流無刷電動機與一般直流電動機具有相同的工作原理和應用特性，而其組成是不一樣的。除了電機本身外，前者還多一個換向電路，電機本身和換向電路緊密結合在一起。許多小功率電動機的電機本身是與換向電路合成一體，從外觀上看直流無刷電動機與直流電動機完全一樣。 直流無刷電動機的電機本身是機電能量轉換部分，它除了電機電樞、永磁勵磁兩部分外，還帶有傳感器。電機本身是直流無刷電機的核心，它不僅關系到性能指標、噪聲振動、可靠性和使用壽命等，還涉及制造費用及產品成本。由于采

19、用永磁磁場，使直流無刷電機擺脫一般直流電機的傳統(tǒng)設計和結構，滿足各種應用市場的要求，并向著省銅節(jié)材、制造簡便的方向發(fā)展。永磁磁場的發(fā)展與永磁材料的應用密切相關，第三代永磁材料的應用，促使直流無刷電機向高效率、小型化、節(jié)能方向邁進。 為了實現(xiàn)電子換向必須有位置信號來控制電路。早期用機電位置傳感器獲得位置信號，現(xiàn)已逐步用電子式位置傳感器或其它方法得到位置信號，最簡便的方法是利用電樞繞組的電勢信號作為位置信號。 要實現(xiàn)電機轉速的控制必須有速度信號。用獲得位置信號相近方法取得速度信號，最簡單的速度傳感器是測頻式測速發(fā)電機與電子線路相結合。 直流無刷電機的換向電路由驅動及控制兩部分組成，這兩部分是不容易

20、分開的，尤其小功率用電路往往將兩者集成化成為單一專用集成電路。 在功率較大的電機中，驅動電路和控制電路可各自成為一體。驅動電路輸出電功率，驅動電動機的電樞繞組，并受控于控制電路。目前，驅動電路已從線性放大狀態(tài)轉成脈寬調制的開關狀態(tài)，相應電路組成也從晶體管分立電路轉成模塊化集成電路。模塊化集成電路有功率雙極晶體管、功率場效應管和隔離柵場效應雙極晶體管等組成形式。雖然，隔離柵場效應雙極晶體管價格較貴，但從可靠安全和性能角度看，選用它還是較合適的。 控制電路用作控制電機的轉速、轉向、電流(或轉矩)以及保護電機的過流、過壓、過熱等。上述參數(shù)容易轉成模擬信號，用此來控制較簡單，但從發(fā)展來看，電機的參數(shù)應

21、轉換成數(shù)字量，通過數(shù)字式控制電路來控制電機。當前，控制電路有專用集成電路、微處理器和數(shù)字信號處理器等三種組成方式。在對電機控制要求不高的場合，專用集成電路組成控制電路是簡單實用的方式。采用數(shù)字信號處理器組成控制電路是今后發(fā)展方向，有關數(shù)字信號處理器將在下面交流同步伺服電動機中介紹。 目前，在微小功率范疇直流無刷電動機是發(fā)展較快的新型電機。由于各個應用領域需要各自獨特的直流無刷電動機，所以直流無刷電動機的類型較多。大體上有計算機外存儲器以及VCD、DVD、CD主軸驅動用扁平式無鐵心電機結構，小型通風機用外轉子電機結構，家電用多極磁場結構及內裝式結構，電動自行車用多極、外轉子結構等等。上述直流無刷

22、電動機的電機本身和電路均成一體，使用十分方便，它的產量也非常大。為了滿足大批量、低成本的市場需要，直流無刷電動機的生產必須要形成規(guī)模經(jīng)濟。因此，直流無刷電動機是一種高投入、高產出的行業(yè)。同時，我們應該考慮到市場也在不斷地發(fā)展，如家用空調用電機正由3A轉向3D，需要大量的中小功率的直流無刷直流電動機，研究和開發(fā)中小功率的直流無刷電動機也成當務之急。 無刷直流電機（BLDCM）是在有刷直流電動機的基礎上發(fā)展來的，但它的驅動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機又可以分為無刷速率電機和無刷力矩電機。一般地，無刷電機的驅動電流有兩種，一種是梯形波（一般是“方波”），另一種是正弦波。有時候把前一種叫直流無刷

23、電機，后一種叫交流伺服電機，確切地講是交流伺服電動機的一種。 無刷直流電機為了減少轉動慣量，通常采用“細長”的結構。無刷直流電機在重量和體積上要比有刷直流電機小的多，相應的轉動慣量可以減少4050左右。由于永磁材料的加工問題，致使無刷直流電機一般的容量都在100kW以下。 這種電動機的機械特性和調節(jié)特性的線性度好，調速范圍廣，壽命長，維護方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機在控制系統(tǒng)中有很大的應用潛力。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器

24、件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等等。 由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。 中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。 近三十年來針對異步電動機變頻調速的研究，歸根到底是在尋找控制異

25、步電動機轉矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉速誤差小等特點在調速領域顯現(xiàn)優(yōu)勢。 無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC.無刷直流電機的運轉效率,低速轉矩,轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關注.本產品已經(jīng)生產超過55kW,可設計到400kW,可以解決產業(yè)界節(jié)電與高性能驅動的需求。 無刷電機有什么特點？優(yōu)點： a) 電子換向來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械換向，性能可靠、永無磨損、故障率低，壽命比有刷電機提高了約6倍，代表了電動車的發(fā)展方向； b) 屬靜態(tài)電機，空載電流??； c) 效率高；

26、d) 體積小。 缺點： a) 低速起動時有輕微振動，如速度加大換相頻率增大，就感覺不到振動現(xiàn)象了； b) 價格高，控制器要求高； c) 易形成共振，因為任何一件東西都有一個固有振動頻率，如果無刷電機的振動頻率與車架或塑料件的振動頻率相同或接近時就容易形成共振現(xiàn)象，但可以通過調整將共振現(xiàn)象減小到最小程度。所以采用無刷電機驅動的電動車有時會發(fā)出一種嗡嗡的聲音是一種正常的現(xiàn)象。 d) 腳踏騎行時較費力，最好是電力驅動與腳踏助力相結合。 有刷電機有什么優(yōu)缺點？優(yōu)點： a) 變速平穩(wěn)，幾乎感覺不到振動； b) 溫升低，可靠性好； c) 價格低，所以被較多廠家選用。 缺點： a) 碳刷易磨損，更換較為麻煩

27、，壽命短； b) 運行電流大，電機磁鋼易退磁，降低了電機與電池的作用壽命。 編輯本段直流無刷電機的優(yōu)越性直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產生額定負載下恒定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到?，F(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅動電機的性能。微處理

28、機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直交坐標系統(tǒng)中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當?shù)男阅堋?此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越?。幌衲M/數(shù)字轉換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調制(pulse wide modulator，pwm)等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。 編輯本段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(shù)(p)影

29、響： n=120f / p。在轉子極數(shù)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并將電機轉子的轉速回授至控制中心反復校正，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范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(jīng)轉換器(converter)轉成直流。不論是直流電輸入或

30、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(q1q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連接電機作為控制流經(jīng)電機線圈的開關?？刂撇縿t提供pwm(脈沖寬度調制)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(wěn)定于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傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。 編輯本段直流無刷

31、電機的控制原理要讓電機轉動起來，首先控制部就必須根據(jù)hall-sensor感應到的電機轉子目前所在位置，然后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(jīng)電機線圈產生順向(或逆向)旋轉磁場，并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(huán)電機就可以依同一方向繼續(xù)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

32、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。 圖二 當電機轉動起來，控制部會再根據(jù)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(或由軟件運算)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，此部份工作就由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(tǒng)的clock 分辨率是否足以掌握處理軟件指令的時間，另外