学习电机简要记录
大四的俺，有个那个创新实践的课，需要跟着老师做东西，我跟了班主任，前几天班主任让去实验室跟着他们搞那个无刷电机的控制方面的东西，之前也没有怎么接触过，这几天来零零散散的看了一些，主要是CSDN、论坛、和野火的电机书籍。下面就零散的记录一些基础的东西，分享一下，也方便自己查看学习！
说起电机，大家小时候应该都玩过接触过那些小马达，反正混子小时候还是挺喜欢拆那些玩的，初中开始学的物理，大概我们就明白了简单的直流电机控制原理了，下面复习回顾一下初中高中我们学的那些最基础的东西！
在磁极中同名相吸，异名相斥，及N极与S极相互吸引，N极与N极和S极与S极相互排斥， 下面我们来看看一个直流模型，如下图所示。
直流旋转模型
当两边的线圈通上电后，由右手螺旋定则可知两个线圈中将会产生方向向右的磁场，而中间的转子会尽量使 自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，N极与S极相互吸引， 这样内转子就会按顺时针方向旋转了。当转子旋转到如图所示的水平位置时转子将不会受到作用力。
直流旋转模型2
但是由于惯性的作用转子将会继续旋转，当转子旋转至水平位置时，交换两个线圈中的电流方向， 这时转子就会继续向顺时针方向转动了。当转子再次旋转至水平位置时，再次交换两个线圈中的电流方向， 这样转子就可以一直旋转了。
下面就上面说的简单的直流有刷电机原理简单引出一下直流无刷电机的简单原理
有了上面的基础，我们再来看下面的“三相星形联结的二二导通方式”。
磁场合成
下面是学习这些必须回顾的我们高中学的三个定则，高中物理必考考点哦！
"左力右电"
左手定则
这个是电机转动受力分析的基础，简单说就是磁场中的载流导体，会受到力的作用。
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让磁感线穿过手掌正面，手指方向为电流方向，大拇指方向为产生磁力的方向。
右手定则
这是产生感生电动势的基础，跟左手定则的相反，磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线产生电动势。
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让磁感线穿过掌心，大拇指方向为运动方向，手指方向为产生的电动势方向。
右手螺旋定则
用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。
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这个定则是通电线圈判断极性的基础，红色箭头方向即为电流方向。
下面就是混子简单记录的无刷电机相关的东西：
无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor，简称BLDCM）
由电动机主体和驱动器组成， 是一种典型的机电一体化产品。 无刷电机是指无电刷和换向器 （或集电环）的电机，又称无换向器电机。这是模型中除了有刷电机以外用的最多的一种电机， 无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，与有刷电机相比，它将转子和定子交换， 即无刷电机中使用电枢绕组作为定子，使用钕铁硼的永磁材料作为转子，以霍尔传感器取代碳刷换向器， 性能上相较一般的传统直流电机有很大优势。
无刷直流电机的定子绕组一般为星型接法，采用两相导通三向六状态的运行方式，每次使两相绕组导通，第三相绕组处于悬浮状态。在检测到反电动势过零点后，根据换相点滞后过零点30度电角度，进行30度电角度延时，当延时时间结束后，根据电机运转的方式，进行电机换向，
进入下一个工作状态。
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KV值
这个东西玩过无人机的应该都明白的，无人机的电机就是直流无刷电机了，电机上面都会标着这个值的和电机尺寸等参数值。
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 户可以直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的物理意义，就是在1V工作电压下每分钟的转速。无刷直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，2212-850KV电机在10V电压下的转速就是:850×10=850ORPM(RPM，每分钟转速)。 KV值与匝数是呈反比例关系的，例如2212-850KV，匝数是30T(15圈)，那在28T的情况下的KV值是:850KV×30T/28T=910KV。
三相六臂全桥驱动电路,原理图如下图所示。
下面这个应该也很好理解的，就上面回顾的那个电机原理，我们常见的直流有刷电机，因为有碳刷，换向器那些，采用是机械式的换相，所有驱动模块上控制它正反转只需要4个mos管来搭建硬件控制电路，每两个mos是一组，类比着无刷电机也差不多，看一下上面三相星形联结的二二导通方式那个图应该就很好理解了，需要三组mos,也就是6个mos管来搭建电路。
三相六臂全桥驱动电路原理
在上图中导通Q1和Q4，其他都不导通，那么电流将从Q1流经U相绕组， 再从V相绕组流到Q4。这样也就完成了上一节中的第一步，同理，依次导通Q5Q4、 Q5Q2、Q3Q2、Q3Q6和Q1Q6， 这也就完成了6拍工作方式。但是，单片机的引脚直接驱动MOS管还是不行的，所以这里需要使用专用的IC来驱动MOS管。
在想让一对MOS管导通时，是需要知道上一步导通的是哪两个MOS管， 而且第一步中MOS管导通时转子的位置是我们自己规定，在实际使用中启动时转子的位置却是未知的， 因此，我们并不知道第一步应该导通哪两个MOS管，所以这里我们需要知道转子的位置信息。 但并不需要连续的位置信息，只需要知道换相点的位置即可。 获取转子位置一般有两种方法，一种是使用传感器，一种是不使用传感器。 这里以霍尔传感器举例子。（什么是霍尔在后面解释，这个也是中学知识了）
在BLDC中一般采用3个开关型霍尔传感器测量转子的位置，由其输出的3位二进制编码去控制三相六臂全桥中的6 个MOS管的导通实现换相。如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置，当N极逐渐靠近霍尔传感器即磁感器达到一定值时， 其输出是导通状态；当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应逐渐小时，其输出仍然保持导通状态； 只有磁场转变为S极便达到一定值时，其输出才翻转为截止状态。在S和N交替变化下传感器输出波形占高、 低电平各占50%。如果转子是一对极，则电机旋转一周霍尔传感器输出一个周期的电压波形，如果转子是两对极， 则输出两个周期的波形。
在直流无刷电机中一般把3个霍尔传感器按间隔120度或60度的圆周分布来安装，如果按间隔120度来安装， 则3个霍尔传感器输出波形相差120度电度角，输出信号中高、低电平各占180度电度角。 如果规定输出信号高电平用“1”表示，低电平用“0”表示，则输出的三个信号可以用三位二进制码表示， 如下图所示。
霍尔传感器安装位置
转子每旋转一周可以输出6个不同的信号，这样正好可以满足我们条件。只要我们根据霍尔传感器输出的值来导通MOS管即可。 通常厂家也会给出真值表。一般有两个,一个是对应顺时针旋转，另一个对应的是逆时针旋转。配套电机的真值表如下。
逆时针
| 霍尔a | 霍尔b | 霍尔c | A+ | A- | B+ | B- | C+ | C- |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | x | x | x | 导通 | 导通 | x |
| 1 | 0 | 1 | 导通 | x | x | 导通 | x | x |
| 1 | 0 | 0 | 导通 | x | x | x | x | 导通 |
| 1 | 1 | 0 | x | x | 导通 | x | x | 导通 |
| 0 | 1 | 0 | x | 导通 | 导通 | x | x | x |
| 0 | 1 | 1 | x | 导通 | x | x | 导通 | x |
顺时针
| 霍尔a | 霍尔b | 霍尔c | A+ | A- | B+ | B- | C+ | C- |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | x | x | 导通 | x | x | 导通 |
| 1 | 0 | 1 | x | 导通 | 导通 | x | x | x |
| 1 | 0 | 0 | x | 导通 | x | x | 导通 | x |
| 1 | 1 | 0 | x | x | x | 导通 | 导通 | x |
| 0 | 1 | 0 | 导通 | x | x | 导通 | x | x |
| 0 | 1 | 1 | 导通 | x | x | x | x | 导通 |
上表的意思是：当检测到的3个霍尔传感器的值，则导通对应值的MOS管。例如，检测到霍尔a、 霍尔b和霍尔c分别为0、0和1，则导通B-和C+对应的MOS管，其他MOS管都要处于截止状态。 当导通对应的MOS管后电机就会旋转一个角度，旋转到下一个霍尔值改变为101，这时在关闭B-和C+， 导通A+和B-，这样电机有将会旋转一个角度直到下一个霍尔值改变， 只要我们按表中的霍尔值导通对应的MOS管电机就可按一定的方向旋转。
在对MOS管的控制有中两个特殊情况需要注意一下：
- 当按真值表中对应霍尔值导通MOS管后，就保持导通状态不变时，此时电机就会旋转到对应位置保持不变， 此时电路中的电能将只能转换为热能，不能转换为机械能，而我们的电机绕组时候的是漆包铜线， 其内阻非常的小，电流就会非常的大，这将会产生大量的热而导致电源或者电机被烧毁。
- 在上面的三相六臂全桥驱动电路原理图中如果同时导通Q1和Q2，或者导通 Q3和Q4，或者导通Q5和Q6，只要导通以上对应的两个MOS管， 都会导致电路中的电机不能正常工作，而MOS管直接将电源的正负极接通，这无疑将会烧毁电源或者MOS管。
霍尔是指的霍尔效应，
这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。霍尔效应：当电流垂直于外磁场通过半导体时， 载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差， 这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
三相H桥注意点
H桥一般有上臂mos和下臂mos组成，如果只是简单的做演示上臂选pmos下臂选nmos控制电路简单直接用单片机的io就可以驱动。但是pmos低内阻的价格高。功率上面很难做大。
这也就是为什么基本所有的商业控制器全是nmos的原因。
但是上臂用nmos存在一个问题vgs控制电压大与vcc 4v以上才能完全导通。
自举电路也叫升压电路（这个电路在三相逆变桥电路中起到很关键的作用）。
原理是利用自举升压二极管，自举升压电容等元件，使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高（类似于升压电路），有的电路升高的电压可达到数倍电源电路。
这就是利用自举来抬高电压的。通常用一个电容和一个二级管，电容存储电荷，二极管防止电流倒灌，频率较高的时候，自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容的电压，起到升压的作用。同时自举电容的容值也不能过大也不能过小，需根据开关频率选择适当的容值。
免责说明：
内容参考于
网络分享、CSDN博客分享、《野火电机应用开发实战指南》
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杂七杂八很随心的就记录这些了，我也才看那些资料，写这些只是记录一些我学习的过程，方便查看巩固，随便看看，如果有用欢迎大家一起学习交流！后续还会继续分享更多内容！加油，打工人
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