無刷電機和電子穩定控制系統的工作原理

在本教程中，我們將學習無刷電機和電子穩定控制系統的工作原理。這篇文章是以下視頻的第一部分，我們將學習無刷直流電機和ESC（電子速度控制器）的工作原理，在第二部分我們將學習 .

工作原理

無刷直流電動機由定子和轉子兩個主要部分組成。在本圖中，轉子是一個帶有兩個磁極的永磁體，而定子由線圈組成，如下圖所示。

我們都知道，如果電流通過線圈，它會產生磁場，磁力線或磁極取決于電流方向。

所以如果我們施加適當的電流，線圈會產生磁場，吸引轉子的永磁體。如果一個轉子和另一個線圈之間的相互作用，我們會保持一個轉子和另一個線圈之間的相互作用。

為了提高電機的效率，我們可以把兩個相反的線圈繞成一個線圈，這樣就會產生與轉子磁極相反的磁極，從而得到雙倍的吸引力。

利用這種結構，我們可以在定子上產生六個磁極，只需三個線圈或相位。我們可以通過同時給兩個線圈通電來進一步提高效率。這樣一來，一個線圈會吸引轉子，另一個線圈會排斥轉子。

為了使轉子完成一個完整的360度循環，它需要六個步驟或間隔。

如果我們看一下電流波形，我們可以注意到，在每一個間隔中，有一個相位是正電流，一個相位是負電流，第三個相位是關斷的。這就產生了這樣的想法：我們可以將三相的自由端點連接在一起，這樣我們就可以在它們之間共享電流，或者使用一個電流同時為兩個相供電。

這里有一個例子。如果我們把A相拉高，或者用某種開關（例如MOSFET）把它連接到正直流電壓上，在另一邊，把B相接地，那么電流就會從VCC流過，經過A相，中性點和B相，到地上。所以，在一個單一的電流流中，我們產生了四個不同的磁極，使轉子移動。

有了這個配置，我們實際上有一個星形連接的電機相位，其中中性點是內部連接的，其他三個相位的末端從電機出來，這就是為什么無刷電機有三根電線從里面出來。

所以，為了讓轉子進行完整的循環，我們只需要在6個間隔中激活正確的兩個mosfet，這就是esc的真正意義。

在本教程中，您將學習步進電機的工作原理。我們將介紹步進電機的基本工作原理、驅動模式和鈥

電子穩定控制系統如何工作（電子速度控制器）

通過激活電子穩定控制系統或無刷電機控制電機旋轉速度的無刷電機或電機。頻率越高或電子穩定控制系統通過6個間隔的時間越快，電機的速度就越高。

然而，這里有一個重要的問題，那就是我們如何知道何時激活哪個階段。答案是我們需要知道轉子的位置，有兩種常用的方法來確定轉子的位置。

第一種常見的方法是使用傳感器嵌入定子中，彼此等距布置120或60度。

當轉子永久磁鐵旋轉時，霍爾效應傳感器感應磁場，并對一個磁極產生邏輯"高"，對另一個磁極產生邏輯"低"。根據該信息，ESC知道何時激活下一個換向序列或間隔。

第二種常用的確定轉子位置的方法是通過感應反電動勢或反電動勢。反電動勢是產生磁場的完全相反的過程的結果，或者當移動或變化的磁場通過線圈時，它在線圈中產生電流。

所以，當轉子的運動磁場通過自由線圈，或者不活躍的線圈時，它會在線圈中產生電流，從而在線圈中產生電壓降。根據下一次電壓下降的時間間隔，ESC計算出電壓下降的時間間隔。

這就是無刷直流電動機和靜電穩定控制系統的基本工作原理，即使我們增加轉子和定子的極數也是一樣的。我們仍然會有一個三相電機，只有間隔的數量會增加，才能完成一個完整的循環。

在這里我們還可以提到，無刷直流電機可以在運行或領先。永磁無刷電機的永磁體在電磁鐵內部，反之亦然，一個超越型電機的永磁體在電磁鐵外。同樣，它們使用相同的工作原理，而且每種方法都有自己的優點或缺點。

好了，理論已經足夠了，現在讓我們來演示一下，看看我們在現實生活中是怎么解釋的。為此，我們將把無刷電機的三相連接到示波器上。我在一個點上連接了3個電阻，形成了一個虛擬的中性點，在另一邊，我把它們連接到無刷直流電機的三相。

我們首先注意到的是三個正弦波。這些正弦波實際上是在相位不活躍時產生的反向EFM。

我們可以看到，當我們改變馬達的轉速時，正弦波的頻率和振幅也會改變。轉速越高，反電動勢正弦波的頻率和振幅就越高。然而，驅動電機的實際上是這些峰值，這些峰值是產生變化磁場的活躍相。

我們可以注意到，在每個間隔，有兩個活躍的和一個不活躍的階段。例如，這里我們有相A和相B，而相C是不活躍的。然后我們有A相和C相，而B相不活躍，依此類推。

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然而，這是無刷電機的基本工作原理。如果你想要一些更真實的例子和學習如何使用Arduino控制無刷電機，你應該查看本教程的第二部分。