怎样知道无刷无刷电机控制器图解好坏

电动车采用的电机分有刷电机和無刷电机两种由于无刷电机具有噪声低、寿命长的特点,因而在电动车中获得比较广泛应用无刷电机的无刷电机控制器图解要比有刷電机无刷电机控制器图解复杂得多,在维修上有一定的难度因此,本文从无刷无刷电机控制器图解的原理入手介绍维修要点以期对广夶维修爱好者有所帮助。

    电动车无刷无刷电机控制器图解主要由单片机主控电路、功率管前级驱动电路、电子换向器、霍尔信号检测电路、转把信号电路、欠电检测电路、限流/过流检测电路、刹车信号电路、限速电路、电源电路等部分组成其原理框图如图1所示,下面介绍主要电路的工作原理

    无刷电机与有刷电机的根本区别就在于无刷电机用电子换向器代替了有刷电机的机械换向器,因而控制方法也就大鈈相同复杂程度明显提高。在无刷电机无刷电机控制器图解中用6个功率 MOSFET管组成电子换向器,其结构如图2所示图中MOSFET管VT1、VT4构成无刷电机A楿绕组的桥臂,VT3、VT6 构成无刷电机B相绕组的桥臂VT5、 VT2构成无刷电机C相绕组的桥臂,在任何情况同一桥臂的上下两管不能同时导通,否则要燒坏管子

     6只功率MOSFET管按一定要求顺次导通,就可实现无刷电机A、B、C三相绕组的轮流通电完成换相要求,电机正常运转在电动车无刷电機无刷电机控制器图解中,这 6只功率管有二二通电方式和三三通电方式的运用二二通电方式即每一瞬间有两只功率管同时通电,三三通電方式即每一瞬间有三只功率管同时通电对于二二通电方式,功率管须按 VT1、VT2;VT2、VT3;VT3、VT4; VT4、VT5;VT5、VT6;VT6、VT1; VT1、VT2??的通电顺序电机才能

 的驱动电蕗是相同的,因而功率管前级驱动电路是由3组相同结构的电路组成图3所示的是一典型的功率管前级驱动电路,对于一无刷无刷电机控制器图解有3个这样的电路,分别驱动3个桥臂

单片机主控电路是无刷电机无刷电机控制器图解的核心部分,电机的霍尔信号、转把信号、過流检测信号、刹车信号等都直接输入给单片机由单片机进行处理,并由单片机输出电子换向器三个桥臂的前级驱动信号以控制电机嘚运转,因而单片机主控电路是无刷电机无刷电机控制器图解的心脏部分单片机PIC16F72是目前电动车无刷电机无刷电机控制器图解的主流控制芯片,图4所示的是用PIC16F72构成的无刷无刷电机控制器图解的典型应用电路它包括了无刷电机无刷电机控制器图解的各主要输入、输出信号,洳图 4中的SPSIG端信号该信号经过电阻R69和R68组成的网络送入单片机的第5脚,单片机根据该脚的电压信号变化决定输出驱动信号的脉宽,从而决萣电机的转速目前市面上电动车的转把输出信号电压一般在1~4.2V,

    它内部是由一个线性霍尔元件和一个磁 体组成转动转把、磁体移动,霍爾元 件感应变化的磁场而输出变化的电压

    限速电路是通过分压电阻,减小送入单片机的转把最高电压信号从而限制了速度。如图4中把SPLIMT端接地则R67与R68即组成分压电路,降低转把信号(SPSIG)送入单片机的5 脚的电压从而限制了电动车的最高 转速。

    在图4中电阻R31~R36、电容 C16~C18组成霍尔信号检测输入电路,电阻R34~R36形成上拉电位电容C16~C18起滤波作用,抑制干扰信号单片机的15、16、17脚分别检测来自电机内的三路霍尔位置信号,以決定换相时刻 

    在图4中,元件R70、R71、R72、 C23组成电池电压检测电路检测值送入单片机的3脚,当该脚检测值低于某一数值时可强迫无刷电机无刷电机控制器图解不工作,从而起到保护电池的作用

对于电动自行车,当手把刹车时单片机得到刹车信号,无刷电机无刷电机控制器圖解停止输出控制信号电机断电,这称为刹车断电对于有些无刷无刷电机控制器图解,当单片机得到刹车信号时则输出控制信号,強制电机抱住使电机不能转动,这称为电刹车目前市面上电动车的刹车信号有高电平刹车信号和低电平刹车信号两种,对于单片机一般只识别其中一种信号如果采用电平转换电路,则可识别两种电平的刹车信号在图4中,当BK信号端为低电平则单片机第7 脚得到低电平刹车信号,通知无刷无刷电机控制器图解完成刹车过程当HBK端为高电平时,通过电阻R66、R81、R88及三极管VT20完成电平转换三极管VT20 的集电极变为低電平,单片机第7脚为低通知无刷无刷电机控制器图解完成刹车动作。

    在无刷电机无刷电机控制器图解中一般需两组电源,一个是14V电源供功率MOSFET驱动用另一个是5V电源,供单片机、电机霍尔、转把霍尔等电路用14V电源一般由LM317调整管得到,5V电源一般由78L05得到电路程式如图5所示。

    限流保护是控制无刷电机无刷电机控制器图解 在某一最大限定电流值下工作对于 36V无刷电机控制器图解,限流值一般在14±1A对于48V无刷电機控制器图解限流值一般在17±1A。限流保护其实又是过载保护当上坡、载重必然引起负载加重、电流增大,但电流增大的极限就是限流值如图4中,IC6B(LM358)的运放与电阻R73、R74、R75、R76及RT 构成限流信号检测电路R T为串接于 MOSFET管上的电阻丝,如图2所示因为电机电流通过MOSFET管,也就流  过R  T当鋶过电机的电流变化,反应在 R  T上就是R  T两端电压的变化当流过RT 的电流大到限定电流时,此时IC6的第 7脚输出约3V的电压单片机PIC16F72 的 2脚得到3V电压时,则降低MOSFET 驱动输出信号的占空比迫使流过电机 的电流下降,即R  T上的电流下降同时 R  T上的电压下降,使得IC6的第7脚输出下降如此动态调节,保证无刷电机无刷电机控制器图解工作于限流值以下过流保护是当电机电流达到限定电流时,无刷电机无刷电机控制器图解电流仍在仩升则强迫停止电机供电。IC6A的运放和R59、R61、R62及R T构成过流保护检测电路见图4。检测信号由IC6的1 脚输出送入单片机的21脚。

    根据笔者在实际工莋中的经验 要修好无刷无刷电机控制器图解,可按如下步骤进 行将会收到事半功倍的效果。

   第一步?正确判断无刷电机无刷电机控制器圖解的各引出线功能 无刷电机无刷电机控制器图解一般具备如下引 出线

    1.  电机线(图6中A线)无刷电机无刷电机控制器图解电机线有3根,称為A、B、C相线一般黄线为A相,蓝线为B相绿线为C相,但也有例外这就要求维修者试着调换3根线的次序,直到电机运转正常

    2.  电源线(图6ΦB线)无刷电机无刷电机控制器图解电源线一般用3根线,其中一根细一些的线为锁线它是给无刷电机无刷电机控制器图解14V及 5V电源供电的,另外两根粗线(红、黑)给功率管供电

    3. 限速线(图6中C线)国家标准规定电动车的最高限速 为20km/h,因此各无刷电机无刷电机控制器图解厂 镓生产的无刷电机控制器图解出厂时都留有如图7 中的D号线当插头插上,则电动车 限速为20km/h符合国家标准,如断 开则电动车速度将大于20km/h,方 便用户选择

    4.  刹车线(图6中D线)刹车线连接到电动车的把手开关上,当刹车时开关动作刹车信号送入单片机,执行刹车断电或刹车菢死动作

    5.  速度线(图6中E线)速度线与电动车仪表盘中的速度表相连,在无刷电机无刷电机控制器图解内它通过一限流电阻与电机的某一根相线相连电机速度变化,反应在电机相线中电流变化则在速度线中电流也变化,反应在仪表盘中就是速度的变化

    6.  转把线(图6中F线)转把线连接到电动车转把内的霍尔上,转把线有3根线分别为电源正、电源负和信号线,一般红线为电源正黑线为电源负,信号线为藍色当转把转动时,转把内磁铁相对霍尔运动产生由低到高的感应电压信号,该信号送入单片机执行调速指令。

    7.  电机霍尔线(图6中G線)电机霍尔线与电机内霍尔相连以决定电机换相时刻。霍尔线有5根线:红为正黑为负,其余3根线为3 个霍尔信号这3根线与电机相连,必须次序正确否则电机不能正常运转,有时需反复调换这3根线与电机相连次序直到电机运转正常。

   第二步?目视检查打开无刷电机无刷电机控制器图解如图7所示,目视检查有无不良重点检查各导线是否焊接良好,功率MOS管、14V 稳压管、大电解电容、单片机、振荡器是否焊接良好如图7中A、B、C、 D、E标注的所示,要排除不良点

    2. 分别测6个MOS管引脚间有无短路现象,此点较为重要无刷电机无刷电机控制器图解(如MOS管)较差,过流保护控制不佳或散热做得不好往往会引起MOS管击穿,如图7中A部分

    第四步?在通电情况下测直流工作点 测 LM317 输出 ( 应为 14V )、 78L05输出(应为5V)、转把线霍尔线、助力线、红线与黑线间电源(应 为5V)。

    1. 只连接电机线、霍尔线、转把线保证正确连接后通电试着转动轉把,先慢慢转动一小段位置(低速)看电机运转状态是否正常,如不正常立即停机,重新检查只有电机低速正常,方可逐渐提高速度否则易损坏器件。

    2.  在电机运转正常情况下检查 刹车、助力、速度表、欠压、限流等功能是否正常。

第六步?故障排除有时故障现象昰多方面因素造成的因此,我们要善于透过现象看本质逐一排除点,最后问题便迎刃而解附表是故障现象与原因的几点总结。

    总之在初步掌握无刷无刷电机控制器图解基本原理的基础上,按照以上所介绍的几点步骤维修将会收到事半功倍的效果。本文旨在抛砖引玊许多维修技巧还要靠不断实践才能融会贯通。
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 原本无刷电动机都设置有位置传感器目的是为了方便地测定磁钢位置,以便于无刷电机控制器图解电路准确地换相和换向使电动机磁场和绕组维持一定的转矩推动转孓转动。但位置传感器线路复杂容易发生故障,电路中需要编制真值表
为此,人们研究了取消传感器的电动机及其驱动电路这就是無刷无传感器电动机系统。
无传感器电动由机和驱动电路相对简单但起动起来却比较麻烦,需要三步起动而且无传感器无刷电机控制器图解,应当配备具有识别电动机相线与磁钢位置关系的功能借助相线在运转中产生的电压来确定什么时间应当向哪一组线圈供电,电鋶是什么方向 在修理中,遇到无传感器电动机系统它的特点首先是没有霍尔传感器五根细线,只有三条相线用手捏模电动机引出线嘚根数便可确认。
发生故障时应当检测各相线之间电压,方法是将车轮架起使驱动轮悬空能自由转动,用手转动脚蹬使车轮转起来。当车轮转动达到一定速度电动机能够自行发电,三条相线之间便有电压对电动机三相绕组引出线,按照AB、BC、CA在每两相间测定电压,如果三组相线电压基本相同或接近说明电动机没有问题,应当检查无刷电机控制器图解电路
注意,无刷电动机发电不是直流而是茭变的,用指针式万用表不能测量应当用数字式万用表。 无传感器无刷电机控制器图解电路故障除与一般无刷无刷电机控制器图解有共哃点外还要检查反电动势识别电路。该电路在无刷电机控制器图解内电动机的三条相线分成两路,一路与反电动势识别电路相接同時与功率开关管并联。
不同的无刷无传感器专用芯片反电动势检测脚也不相同,注意查看原芯片管脚分布电路图 位置传感器集成电路囿多种,每只集成电路的反电动势输入脚也不同修理中注意核对管型及其管脚功能、位置排列。
全部
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本帖最后由 布拉格之春 于 10:20 编辑

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一、 无刷直流基本概念
无刷直流电机是随着半导体电子技术发展而出现的新型机电一体化电机,它是现代电子技术(包括电子电力、微电子技术)、控制理论囷电机技术相结合的产物
和普通的有刷直流电机利用电枢绕组旋转换向不同,无刷电机是利用电子换向并磁钢旋转的电机普通的直流電机是利用碳刷进行换向的,碳刷换向存在很大的缺点主要包括1、机械换向产生的火花引起换向器和电刷摩擦、电磁干扰、噪声大、寿命短。2、结构复杂、可靠性差、故障多需要经常维护。3、由于换向器存在限制了转子惯量的进一步下降,影响了动态性能
而无刷直鋶电机的命名就说明了电机的特性:在电机性能上和直流电机性能相近,同时电机没有碳刷无刷电机是通过电子换向达到电机连续运转目的的。
无刷电机的换向模式分为方波和正弦波驱动就其位置传感器和控制电路来说,方波驱动相对简单、价廉而得到广泛利用目前,绝大多数无刷电机采用方波驱动目前市场上的模型电机全部是方波驱动。
二、 无刷电机的技术优势及劣势
1、 良好的可控性、宽调速范圍
2、较高的可靠性、工作寿命长、无需经常维护。
3、功率因数高、工作效率高、功率密度大
  同样的,无刷直流电机也存在一定的技术劣势
1、 需要电子无刷电机控制器图解才能工作增加了技术复杂性和成本、降低了可靠性。
2、转子永磁材料限制了电机使用环境不适用於高温环境。
3、有明显的转矩波动限制了电机在高性能伺服系统、低速度纹波系统的应用。
命名:外转子电机的命名原则各个厂家有所不同,有以电机定子的直径高度来命名也有以电机的直径高度来命名,我司的电机都是以电机定子的直径与高度来命名例如2212电机,指的是该电机定子直径22MM高度12MM。
定子直径:硅钢片定子的直径
定子高度(厚度):硅钢片定子的高度
铁芯极数(槽数):定子硅钢片的槽數量
磁钢极数(极数):转子上磁钢的数量
匝数(T):电机定子槽上面所绕漆包线的圈数注意,常规匝数指的是相邻2个槽所绕线圈数量嘚和即一个槽绕8圈,另外一个也是8圈就是16T。
KV值:电机的运转速度越大电机转速越大。电机转速=KV值*工作电压
空载电流:指定电压下,电机无任何负载的工作电流
相电阻:电机连接完毕后2个接点之间的电阻值
最大持续电流:该电机运转的最大安全电流
最大持续功率:該电机运转的最大安全功率   功率=电压*电流
四、无刷直流电机的几个重要参数解析
无刷电机适合的工作电压,其实无刷电机适合的工作电压非常广额定电压是指定了负载条件而得出的情况。例如说KV电机指定了1045螺旋桨的负载,其额定工作电压就是11V如果减小负载,例如带7040螺旋桨那这个电机完全可以工作在22V电压下。但是这个工作电压也不是无限上升的主要受制于电子无刷电机控制器图解支持的最高频率。所以说额定工作是由工作环境决定的。
有刷直流电机是根据额定工作电压来标注额定转速的无刷电机引入了KV值的概念,而让用户可以矗观的知道无刷电机在具体的工作电压下的具体转速实际转速=KV值*工作电压,这就是KV的实际意义就是在1V工作电压下每分钟的转速。无刷矗流电机的转速与电压呈正比关系电机的转速会随着电压上升而线性上升。例如KV电机在10V电压下的转速就是:850*10=8500RPM  (RPM,每分钟转速)
转矩:(力矩、扭矩)电机中转子产生的可以用来带动机械负载的驱动力矩,我们可以理解电机的力量
转速:电机每分钟的转速。
电机的转矩和转速在同一个电机内永远是一个此消彼长的关系基本可以认为转矩和转速的乘积是一个定数,即同一个电机的转速越高必定其转矩越低,相反也依然不可能要求个电机的转速也更高,转矩也更高这个规律通用于所有电机。例如:KV电机在11V的情况下可以带动1045桨,洳果将电压上升一倍其转速也提高一倍,如果此时负载仍然是1045桨那该电机将很快因为电流和温度的急剧上升而烧毁。
4、最大电流和最夶功率
最大电流:电机能够承受并安全工作的最大电流
最大功率:电机能够承受并安全工作的最大功率    功率=电压*电流
每个电机都有自己的仂量上限最大功率就是这个上限,如果工作情况超过了这个最大功率就会导致电机高温烧毁。当然这个最大功率也是指定了工作电壓情况下得出的,如果是在更高的工作电压下合理的最大功率也将提高。这是因为:Q=I²导体的发热与电流的平方是正比关系,在更高的電压下如果是同样的功率,电流将下降导致发热减少使得最大功率增加。
这也解释了为什么在专业的飞行器上大量使用22.2V甚至30V来驱动哆轴飞行器,高压下的无刷电机电流小、发热小、效率更高。
模型常见的内转子无刷电机结构有:3N2P(有感电机常用)、12N4P(大部分内转子電机)
模型用内转子无刷电机极数不高的原因:目前内转子电机多用于减速使用所以要求的转速都比较高。电子转速=实际转速*电机极对數电子无刷电机控制器图解支持的最高电子转速往往都是一个定数,所以如果电机极对数太高的话支持的最高电机转速就会下降,所鉯目前的内转子电机极数都是4以内
关于12N4P内转子电机:属于整数槽电机,大量使用于模型内转子电机电机使用单层绕组分布绕线。
模型鼡外转子电机都是分数槽电机其结构特点和性能如下:
1、N必须是3的倍数,P必须是偶数(磁钢必须是成对的所以必须是偶数)。
2、P数越尛最高转速越高。例如12N10P的最高转速肯定低于12N16P反之亦然。
3、N比P大则相对转速更高。9N6P最高转速肯定高于9N12P反之亦然。
6、N和P之间不能整除比如12N6P。
外转子槽极结构与应用领域:9N6P减速使用于400-500级别的直升机模型以及小型涵道、9N12P直驱使用于小型固定翼或者其他模型、12N8P减速使用于500-700直升机模型或者直驱使用于中大型涵道、12N10P减速使用于600-800直升机模型、12N14P直驱使用于大部分固定翼和高于12槽结构的无刷电机多见于多轴飞行器。
伍、有感电机与无感电机
有感电机的优势:运转精度高、启动平稳
有感电机的劣势:1、在高温、振动等条件下由于传感器的存在使系统的鈳靠性降低
2、 传感器连接线多不便安装、易引起电磁干扰。
3、 传感器的安装精度直接影响电机运行性能特别是在多极电机安装精度难鉯保证。
4、 占用空间限制电机小型化。
无感电机的优点:结构简单、成本较低、安装方便
无感电机的缺点:转子位置检测精度降低运轉精度降低,启动不如有感电机平稳
什么是有感电机:传统的无刷电机都安装有霍尔传感器,利用霍尔传感器检测转子位置实现转向
什么是无感电机:去除霍尔传感器,利用电子无刷电机控制器图解检测电机的反电动势变化从而确定转子位置实现转向
六、外转子无刷與内转子无刷
外转子无刷电机的优点:转动惯量大、转动平稳、转矩大、磁铁好固定。
外转子无刷电机的缺点:定子热量无法排出、内部笁作环境部封闭外部杂物可能进入电机内部影响运转。
内转子无刷电机的优点:绕组与外壳直接接触热量可直接排出,电机内部与外蔀隔绝避免外部杂物进入内部。
内转子无刷电机的缺点:扭矩不如外转子无刷电机、磁铁固定较为复杂
电机的概念:电机是指利用电磁感应定律进行电能转换的一种电磁装置。
电机包括:电动机、发电机、变压器
按工作电源可分为:直流电动机、交流电动机、交直流电動机
直流电机主要包括包括:永磁直流电机、永磁无刷电机
直流电机安装励磁方式主要包括:他励、串励、复励、并励
交流电机主要包括:单相异步电机、三相异步电机。

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