干货分享：有关电机的常用知识点

电机的应用领域十分广泛，像无人机、机器手臂、电动工具以及工业自动化等。许多刚开始接触电机的工程师会有一些疑惑，今天给大家整理了关于电机的 11 个常用知识点，重点介绍了一些容易被忽略但很重要的知识点，希望能给大家带来帮助。

01、BLDC 无刷直流电机调速控制方式有哪些方法

1. 外部模拟信号调速控制；

2. 脉冲频率调速控制；

3.PWM 调速控制；

4. 内置电位器调速控制；

5. 外接电位器调速。

02、无刷直流电机调速种类和原理是什么

直流电机调速一般采用脉冲宽度调制。

即供电电压是宽度可调的脉冲电压。当脉冲最宽时，相当于直流电，功率最大，转速最高。脉冲宽度减小时，相当于直流电电压降低，功率及转速降低。

脉宽调制（PWM）是调整脉冲的宽度而不是频率。“脉冲宽了”指的是高电平时间长了，低电平时间短了，脉冲频率并没有变。脉宽调制并不是直接调整电机的速度，而是改变电机的功率或扭矩。扭矩大了，换向加快，转速就提高了。

03、怎样将直流无刷电机的旋转运动转化为直线运动

利用加丝杠，加一个编码器，形成闭环控制，如果一般定位使用，可以考虑使用步进电机，伺服电机也可以。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到 1 个脉冲，就会旋转 1 个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲。这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到 0.001mm。

04、直流无刷电机的极数怎么判断

1. 如果使用 CD 系列驱动器，可以用 ZERO 命令(转子置零位)，使能驱动器，电流从定子统组的 C 端流进，从 B 端流出，产生一个极数与转子磁场极数一样的定子磁场，该磁场的强弱可用 IZERO 设定。设定 IZERO=5(电机连续电流的 5%)，用手缓慢的转动转子一圈，每当转子的磁极对准定子的磁极（同性或异性），便有一次停顿。如果转子转动圈有 2p 次停顿，则该电机的极数为 2p。

2. 果使用没有转子置零位命令的驱动器，如 S600/S300，可将驱动器设置为串行电流模式。

用电流指令 T，给定一小电流，不足以使转子转动。用手缓慢的转动转子一圈，每当转子的磁极对准定子的磁极(同性或异性)，便有一次停顿 。如果转子转动一圈有 2p 次停顿，则该电机的极数为 2p。设定正确的电动机极数对驱动器的运行相当重要。

05、改善无刷直流电机低速的方法

由于无刷直流电机在低速运行时，所测量的反电动势太小，此时需要考虑到二极管的正向压降造成反电动势的电压偏移，其将产生不平均分布的过零点。在此提出低速时的反电动势检测改善方法，在低速时可以使用一个前置补偿电路去改善反电动势检测效果。

06、获得无刷直流电机位置或速度的实时信息的方法

1. 依靠霍耳元件或者码盘来获得位置、速度信号。

缺点:增加了器件成本，在无法加装传感器的时候无效。

2. 无传感器(Sensorless)方法，现在主要有反电动势过零检测法、三次谐波分析法以及 Kalman 预测法。

缺点:局限于反电动势为梯形的 BLDCM，而且有的需要加装特别的外部电路，在一些场合下无法实现:有的算法复杂，会造成较大的实时误差。

07、如何确定步进电机驱动器的直流供电电源

A. 电压的确定

混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围（比如 IM483 的供电电压为 12～48VDC），电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。

B. 电流的确定

供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流 I 来确定。如果采用线性电源，电源电流一般可取 I 的 1.1～1.3 倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取 I 的 1.5～2.0 倍。

08、四相混合式步进电机与驱动器的串联接法和并联接法有什么区别

四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。

串联接法一般在电机转速较的场合使用，此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的 0.7 倍，因而电机发热小；并联接法一般在电机转速较高的场合使用（又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相电流的 1.4 倍，因而电机发热较大。

09、为什么步进电机低速时可以正常运转,

但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。

10、有刷直流电机的调压变速

对于有刷直流电机来说，改变其供电电压，就会改变转子线圈中的电流从而改变在定子磁场中所受到的安培力，使转子的转矩发生变化，电机的转速随着转矩的增加而升高，随着转矩的减小而降低。这种方式称为调压变速。

11、有刷电机是如何产生使其电枢旋转所需的旋转磁场，而无需外部控制器的呢

是电机自己完成这项工作的。在电机壳体上有一对 180°分开的电刷，这对电刷通过两个换向器触点（金属板）将施加的电流引导到电枢线圈上; 每个金属板覆盖近 180°的电枢。当电机转动时，电源，电刷，换向器金属板和两个电机线圈（绕组）之间的电流回路每转半圈就自动切换一次。电枢的磁场与转子的磁场相互作用，转子的磁场可以通过电机本体上的固定线圈产生，也可以通过永磁体产生。当转子转动时，其磁场方向也要反转，从而电机保持转动，因为线圈产生的磁场的方向是一直切换的，并且被外部线圈或永磁体产生的磁场吸引 / 排斥。

审核编辑 黄昊宇