在直流电动机中，是否存在一个在各个方面都最优的换向点？

最近的这个问题使我开始思考换向定时，以及为什么可以提前进行换向。但是，我想更深入地考虑潜在现象，并且我很确定我的理解还不完整，所以我想尝试一个新的问题。

定子磁场和转子磁场结合在一起构成一个旋转的整体磁场，有些电动机会提前换向正时以减少换向器电弧。这是本文有关海底电气系统的说明：

出现该部分的内容是讨论发电机，因此如果我们将其视为电动机，则标记为“旋转”的箭头向后。如果这是一台电动机，并绘制了电流和磁场，那么我们期望它朝相反的方向（逆时针方向）旋转。

由于在点标记为“新中性面”，转子没有通过任何磁力线，因此没有感应电压，因此，如果在此处执行换向，则将产生最小的电弧。

但是，通过移动换向点，我们是否牺牲了其他一些参数？我们降低了扭矩吗？效率？还是从各个方面来看都是最佳换向点？

我的理解是，电动机要逆时针旋转，因为这通过松开磁场并对准定子和转子磁场来表示较低的势能。它是否正确？

由于绕其旋转轴作用的力而旋转。这些力产生转矩，该转矩继而产生转子的角加速度。

但是，如果我们将换向点移到那里，我们是否不旋转定子磁场而导致新的中性面？如果我们重复此调整，它会收敛在最佳换向点上还是只是在整个位置上一直扭曲？这个换向点在所有方面是否都是最佳的，还是需要做出一些妥协？

根据定义，每当您旋转一个场时，就有一个新的中性平面。电动机的整个换向点是将中性面保持在扭矩最大的角度。

我一直听说，计时必须以更高的速度提前。但这是真的吗，或者是绕组电流/场强的函数，在机械负载恒定的情况下，刚好与速度相关联？

我认为您在这里混合了两种效果。让我们考虑一个无刷电机。给定电流流经其绕组，它将稳定在其中性面。此时扭矩为零（忽略摩擦）。现在开始用手缓慢旋转，并绘制扭矩与位置的关系图。该图的最大值是您的“最佳慢速”换向点。您可以使用数学模型得出该图的非常近似的近似值。我不会将此称为提前时间。取决于相和极的数量，它与中性平面成一定角度。在具有位置编码器且没有霍尔效应传感器的闭环无刷系统中，通常会经历一个序列，在该序列中，一些电流流经绕组以发现中性面的位置。

在动态情况下，您希望在控制下继续旋转磁场，以保持与固定磁体相同的相位。由于电感和各种非线性效应（例如磁饱和）温度和温度，控制时序需要根据速度而变化，以尝试保持磁场之间的相同相位。从本质上说，在发出命令的时间与字段中的实际更改之间存在延迟，因此，可以较早地“高级”发出命令以对此进行补偿。在有刷电动机中，您只能提前一个固定相位，因此如果您打算以不同的速度运行，则需要做出某种折衷。在有刷电机中也存在静态折衷，例如电刷的大小和控件的开/关特性。在某些情况下，这种延迟可以忽略不计。

无传感器BLDC驱动器是否可以检测反电动势过零以找到换向点，是这种电动机的一个示例？

我认为反电动势过零是不够的。它们仅反映上述“静态”位置。因此，在优化控制之前，您还需要了解电动机参数（例如，使用诸如面向磁场的控制之类的方法）

您正确地说，中性点是笔刷设定点的名义位置。当转子旋转时，磁场不会有效地运动（很多），因为转子的运动会导致下一组电枢绕组通电。因此，随着不同电枢绕组的移动，“ C”中的励磁图片将只是“摆动”。

为了产生最大扭矩，您希望电枢磁通和磁场磁通正确对齐并处于“全强度”状态。（忽略扭矩实际上是电流和磁通的相互作用...）

注意，由于绕组的电阻和电感，电枢绕组中电流的增加存在一个时间常数。这导致电枢通量/电流的延迟。如果此延迟没有得到补偿，则将无法实现最佳的扭矩产生。改善换向角是解决这一问题的一种方法。

“正确的”提前角取决于转子速度，电枢电路的时间常数和电枢极数。由于电枢时间常数是固定时间，因此对于更快的转子速度，需要增加提前角。

中性面不取决于速度，而仅取决于电流。除非您将每个磁场都视为向量，否则定子磁场（在上图中的水平方向）和电枢磁场（在上图的垂直方向）并不会真正“相加”。如果是这样，那么您应该能够看到中性面可以随着两个磁场的相对变化而运动（例如，如果定子磁场保持不变并且电枢磁场增大或减小，则中性面将移动）。因此，您可以看到为什么中性面取决于电流而不是速度的原因。通过定子和/或电枢的电流（取决于负载）决定了磁场强度，而磁场强度又决定了中性面的位置。

可以移动画笔以使其与中性平面对齐。但是，鉴于中性平面的位置取决于负载这一事实，由于大多数应用程序没有单个负载点，因此可能没有理想的位置（“正确对齐”）来移动画笔。如果您的应用程序需要双向旋转，请记住这一点也很重要。以我的经验，大多数电动机设计人员都依赖于过去的经验和实验的结合来确定给定应用的正确电刷对准。