变频破壁机的电机与控制介绍
破壁机，其核心是一台高速旋转的电机，似乎成了新的风口。破壁机的应用特点是一机多用，"冰沙机，豆浆机，研磨机，搅拌机，绞肉机，奶昔机，料理机，冰激淋机，冷饮机，原汁机"等等。由于破壁机的核心就是电机，这里从电机和控制的角度来说说破壁机。
一、破壁机的电机是什么电机？
就目前产品来看，有2种类型的电机用于破壁机：一是单相串励电机，俗称串激电机，百度有言：“内部有碳刷，会慢慢磨损。工作时有火花，有较强的电磁干扰，转速高。”
二是直流无刷电机和永磁同步电机。此类电机的应用，可以同空调领域宣传得家喻户晓的变频技术相关联，具有节能，静音等好处，而且，无刷，不会产生像有刷那样的磨损，寿命更长，更安全。直流无刷电机，永磁同步电机可分带位置传感器（如霍尔传感器）的电机和不带传感器的电机（俗称无感电机）。
二、破壁机电机的控制方法
单相串激电机，是交直流两用电机，电机接口信号，看到的就2根线。串励电机的常用调速方式有二：
（1）调压调速：通过调节电枢电压来调速。
（2）调磁调速：通过调节励磁电流来改变磁通调速。
单相串激电机控制简单，无需特殊算法。
直流无刷电机，永磁同步电机，符合节能减排大趋势，又具有静音的特点，是发展的主要方向。这类电机通常是三相电机，接口线有三根，UVW，常用的控制方法主要有两种：一种是方波控制方法；另外一种是正弦波矢量控制方法，也称为磁场定向（FOC）的控制方法，就是被空调控制领域广泛宣传的所谓变频控制，加上“变频控制”的字眼，自然就高大上了。方波控制比较简单，控制粗暴，导致电机运转的噪声比FOC控制大。FOC控制算法比较复杂，控制精细，需要相对高性能的MCU, DSP芯片来完成。
三、现在市场上的破壁机用什么电机？
2017年的双十一，买了一台某国产大品牌的破壁机，花了2500大洋，拆开一看，是单相串励电机，据悉，除了一两家商家使用直流无刷电机外，大部分还在用有刷的串励电机，可见直流无刷电机在破壁机这个风口上，将大有作为。
图1：破壁机电机：单相串励电机
图2：破壁机电机：带霍尔传感器的直流无刷电机
四、电机转速
破壁机电机转速在商家的宣传上，成直线上升，已经上升到每分钟3-4万转了。实际情况呢，转速在16000转左右就是真正的破壁机了。根据用户体验，16000转的速度就达到“破壁”的效果了，从电机的铭牌参数来看，这些电机的额定转速也就在15000转/分钟上下。
电机转速越高对电机轴承的要求就越高，以后需要更高的转速，可以考虑用“磁悬浮轴承”，顾名思义，像磁悬浮列车一样，轴承悬浮在空中，没有磨损，又在密闭的空间，速度会更高，更安全可靠。控制磁悬浮轴承，需要非常复杂的算法，这对MCU，DSP的性能要求就更高了。
五、介绍一种变频破壁机的控制方案
变频破壁机方案是选择江苏宏云技术有限公司研制的JMT1808R MCU+DSP芯片为控制芯片。变频破壁机方案，也有无感和有感2种。无感方案因为涉及低速带载启动的难点，特别采用了高频注入算法来实现。在无感方案中，高频注入法通常要用到TI的C28xxx或ST的STM32F4等20元左右的芯片来实现，故此JMT1808R性价比 超高。而且，JMT1808R内部集成有运放和比较器，减少了外部器件。另外，方案中关于高压功率器件IGBT和驱动，有三种选择：
1. IPM模块，IGBT驱动和IGBT封装在一起
2. 集成的IGBT驱动芯片，IGBT分立
3. 三极管分立驱动，IGBT分立
IPM模块用在设备空间比较小的场景。在集成IGBT驱动芯片和三极管分立驱动的方案对比中，三极管分立驱动成本更具优势。做一个类比：在价格竞争激烈的电动自行车行业，为了体现成本优势，使用分立三极管驱动功率MOS管占主导，预计破壁机市场迟早也会成为激烈竞争领域，故此提供了三极管分立驱动方案。
图3：JMT1808R破壁机方案1，使用IGBT驱动芯片
图4：JMT1808R破壁机方案2，使用三极管驱动IGBT
这种高速高压的无刷电机很多都两相的，只有两根相线的~~ 学习了，那有芯片呀。 Elex 发表于 2018-1-6 09:50
这种高速高压的无刷电机很多都两相的，只有两根相线的~~
是的，图1就是两根线的。三相直流无刷都在开发，foc的声音会小很多。 lizuqing 发表于 2018-1-6 10:10
学习了，那有芯片呀。
在淘宝上搜索，“JMT1808R FOC Demo”， 就可以找到卖芯片的网站。 xxfrom 发表于 2018-1-6 10:14
是的，图1就是两根线的。三相直流无刷都在开发，foc的声音会小很多。
那个貌似是有刷的~
我说的两线无刷的 Elex 发表于 2018-1-6 10:18
那个貌似是有刷的~
我说的两线无刷的
好的，了解了，谢谢！我们做也过单相的，8万转的吸尘器方案，声音爆响。{:lol:}
现在大家都转FOC控制，一方面静音些，另外一方面认为单相反峰不好控制。当然百花齐放才好！ xxfrom 发表于 2018-1-6 10:31
好的，了解了，谢谢！我们做也过单相的，8万转的吸尘器方案，声音爆响。
现在大家都转FOC控制， ...
跟737的发动机比呢 wye11083 发表于 2018-1-6 11:11
跟737的发动机比呢
那还是737更响。{:titter:} 哪些牌子现在使用无刷电机的呢？ wzavr 发表于 2018-1-6 12:10
哪些牌子现在使用无刷电机的呢？
听说有一家已经量产了，用的是TI芯片做FOC控制的，但我们也没有找到是哪个牌子的，要不然双11也不会白花了2500元，本想买个大品牌的产品来做对比测试，结果买到的是单相串激电机的。但我们了解到的信息，这些大厂都在开始或者准备开始搞FOC控制的，要不然，我们也不会知道这块会这么火。{:lol:} 这种机器也能用磁悬浮啊？我接触过的做磁悬浮的，一根轴承就十几万。 mtswz.213 发表于 2018-1-6 14:10
这种机器也能用磁悬浮啊？我接触过的做磁悬浮的，一根轴承就十几万。
是的，磁悬浮在航空航天和高端风机上是非常贵的，但是已经有公司在开发料理机的磁悬浮轴承，做“没有轴承润滑油污染的料理机”，磁悬浮控制器的成本会降到百元级别，值得期待。 Elex 发表于 2018-1-6 09:50
这种高速高压的无刷电机很多都两相的，只有两根相线的~~
那是便宜货吧 几百块的
2800的 也没用上FOC 不太可能吧看下面那个图片 已经是用的 三相驱动 很像永磁同步电机
转速 力矩控制得好很多 xxfrom 发表于 2018-1-6 12:49
听说有一家已经量产了，用的是TI芯片做FOC控制的，但我们也没有找到是哪个牌子的，要不然双11也不会白花 ...
肯定FOC好啊
单相的 很容易烧保险并不保险
我买了一个几百块的 就是用来打点米粉 直接烧掉了.
如果用无刷 的肯定会过流保护的, 但是低速无力 表现会更重,
FOC 最合适要保证低速的力矩 高速还要能上得去.不然启动都困难 满大街的电机驱动，谁家都能做， lhj200304 发表于 2018-1-6 15:51
满大街的电机驱动，谁家都能做，
应该还是有点难度的，那家用ti芯片的就搞了一年多时间，特别是无感的，打排骨这样的负载。{:lol:} wind2100 发表于 2018-1-6 15:31
肯定FOC好啊
单相的 很容易烧保险并不保险
我买了一个几百块的 就是用来打点米粉 直接烧掉了.
言之有理{:lol:} 这电机哪里买到？想买一个 磁藕下载板子是自己做的吗、？有资料吗？ 那个刀头重要不？ 好像很厉害的样子，三相无刷FOC驱动高速电机 xxfrom 发表于 2018-1-6 14:25
是的，磁悬浮在航空航天和高端风机上是非常贵的，但是已经有公司在开发料理机的磁悬浮轴承，做“没有轴承 ...
百园级别的，有没有控制器啊？国内就南航跟清华几个院校在研究，如果民用级别的能搞，那也是很牛逼的啊。
话说我就是弄变频器的，国内几个磁悬浮风机，还有空气悬浮风机有用我们的变频器，都是在40000rpm左右，功率在100kw左右 xxfrom 发表于 2018-1-6 10:14
是的，图1就是两根线的。三相直流无刷都在开发，foc的声音会小很多。
这种破壁机用的高速三相无刷电机哪里能买到？ xxfrom 发表于 2018-1-6 16:02
应该还是有点难度的，那家用ti芯片的就搞了一年多时间，特别是无感的，打排骨这样的负载。...
排骨也打糊糊喝？ wind2100 发表于 2018-1-6 15:26
那是便宜货吧 几百块的
2800的 也没用上FOC 不太可能吧看下面那个图片 已经是用的 三相驱动 很像永磁 ...
图1是著名品牌的，双十一抢的，不然更贵，了解到他们就是没有直流无刷或永磁同步的破壁机方案。不仅如此，看看Jese 的3D变频，你去看看他们用的是什么电机，最贵的100G的？都是交流电机。
下面那张图（图2），那是我们客户的，自然是bldc或永磁同步（实际上我们就不区分，反正上来就搞FOC），是请我们做FOC方案用的。 rom 发表于 2018-1-6 18:29
这电机哪里买到？想买一个
图2的电机是客户给我们的，上面没有产品标号，估计是手版的，我们也想找现成bldc的破壁机产品，买了两个贵的成品，结果都是单相交流的。所以，抱歉，没有您要的答案啊。{:sweat:} duxingkei 发表于 2018-1-6 18:32
磁藕下载板子是自己做的吗、？有资料吗？
下载板是江苏宏云，芯片原厂给我们的。听说他们会做一些出来，连同高压FOC demo板一起，到时候淘宝上会有售。根据他们低压无感 JMT1808R FOC Demo板在淘宝上卖38元一块的情况来预测，高压的板子应该也不会贵的。 yuyanlzh 发表于 2018-1-6 19:18
那个刀头重要不？
应该重要，最好要形成涡流。 mtswz.213 发表于 2018-1-6 20:07
百园级别的，有没有控制器啊？国内就南航跟清华几个院校在研究，如果民用级别的能搞，那也是很牛逼的啊。 ...
你们很牛啊！
他们还在搞，据说控制器也会一起搞。当然DSP可能会用江苏宏云的第二代DSP，性能比M4高出不少。 mubei 发表于 2018-1-6 20:43
这种破壁机用的高速三相无刷电机哪里能买到？
图2的电机是客户给我们的，上面没有产品标号。以后有更多的电机信息，再告知哈。 huangqi412 发表于 2018-1-6 23:34
排骨也打糊糊喝？
这个是用户检测无感在低速（100转以下），带载和负载变化的处理能力。是不是也可以用于补钙啊。{:titter:} 家里正缺一个 榨油打粉机 料理机 这样的东西 ,上回就是家里没有米粉卖,自己来打一点,结果就打坏了.
我觉得九阳这样的东西 过载 至少不会坏吧, 结果出呼意料. 打了 几十秒后 罢工了. wind2100 发表于 2018-1-8 10:36
家里正缺一个 榨油打粉机 料理机 这样的东西 ,上回就是家里没有米粉卖,自己来打一点,结果就打坏了.
...
即便是交流电机，除了不节能，声音响，碳刷有时会让人感觉有电糊味外，照理也不应该这么快就坏啊。{:lol:} xxfrom 发表于 2018-1-8 12:50
即便是交流电机，除了不节能，声音响，碳刷有时会让人感觉有电糊味外，照理也不应该这么快就坏啊。{:lol: ...
这种功率多大 300W吗?那做无刷 就多一个电源硬件成本500块 壳子150 行了吧 卖1800可以是BLDC了吧你说2800还不是FOC的
这说不过去, 800的空调都是变频的了 . FOC就是变频的. 宣传的 和技术的术语不同. wind2100 发表于 2018-1-8 15:58
这种功率多大 300W吗?那做无刷 就多一个电源硬件成本500块 壳子150 行了吧 卖1800可以是BLDC了吧 ...
请参考图1照片上的参数： 电机是德国Denopower的，额定功率610W，是2500元，双十一的价格。我们其实还买了另外一款3千多的那种，号称美国牌子的，结果也是交流电机的。我们要测试性能，找现有的直流无刷破壁机的成品，把三相电机线接出来测试，到目前为止没有找到。
可见市场不是技术人员想象的那样，直流无刷在破壁机领域才刚刚开始！ 对于大多数人来说就像变频空调 和 普通空调的区别 制冷 都一样, 只是效果会好一些.
为像还是追求 温饱,突然变成了 小康
所以 普通的便宜大众化而且感觉也够用
直接叫我们不要加得太满,打粉的时候.不知道加满了 就会坏呵呵了 串励电机自有它的优势在，结构简单、可靠、过载能力强、成本低，市场可以说是巨量在用。
当电机上到一两万转，哪种噪音都不低。
无刷电机可能是个趋势，但目前来说一是成本相差太多，二是目前驱动能做好的不多，基本可能是电机没坏，驱动先坏了。 破壁机。mark 速度这么快，担心刀头很快磨损，性能也会大幅下降 yuyanlzh 发表于 2018-1-8 20:22
速度这么快，担心刀头很快磨损，性能也会大幅下降
这种破壁机的刀头都是钝头的，靠高速的击打力来粉碎 wind2100 发表于 2018-1-8 18:16
对于大多数人来说就像变频空调 和 普通空调的区别 制冷 都一样, 只是效果会好一些.
为像还是追求 温 ...
单纯制冷，定频空调不比变频空调差多少，变频空调主要是温度波动比较小，恒温时候功耗和噪音低，制冷效果没区别 有相关原理图么？去年买了个破壁机，噪声确实大，看能不能改改 今年双十一买了一台，宣称53000转。实测空转转速17151 JMT1808玩过下dome板，{:sweat:} zhwm3064 发表于 2018-1-9 06:21
今年双十一买了一台，宣称53000转。实测空转转速17151
一万七速度不低了 zhwm3064 发表于 2018-1-9 06:21
今年双十一买了一台，宣称53000转。实测空转转速17151
达到宣传的三分之一了 feigoo 发表于 2018-1-8 18:36
串励电机自有它的优势在，结构简单、可靠、过载能力强、成本低，市场可以说是巨量在用。
当电机上到一两万 ...
言之有理。
FOC声音应该会低一些，16000转，电机空转，实测不到60 dB。串励破壁机打豆浆（带载），实测80 dB，声音还是有点响的
FOC带载声音还没有测试，是否会低于80 dB，拭目以待。{:lol:} xxfrom 发表于 2018-1-9 18:55
言之有理。
FOC声音应该会低一些，16000转，电机空转，实测不到60 dB。串励破壁机打豆浆（带载），实测8 ...
带载，那么高的速度，声音会更大。 DEMO板会有源码吗？ 要快就搞开关磁阻电机 fm007 发表于 2018-2-3 22:43
DEMO板会有源码吗？
低压（24V）demo板在淘宝上卖的，会提供源码。高压目前还没有卖demo板，听说到年后吧。但源代码都是一样的，只是电压等参数改一改。 给我个板子玩一下就好了，高压的一副难搞的样子 xxfrom 发表于 2018-2-5 08:56
低压（24V）demo板在淘宝上卖的，会提供源码。高压目前还没有卖demo板，听说到年后吧。但源代码都是一样 ...
现在有卖的了吗，我看看 这个板子楼主自己画的吗？
问题实在太多了... 我卖商用沙冰机搅拌机之类的，电机噪音只是一部分，我们听到的噪音实际上主要来自联轴器和刀具，这就造成了同一型号的机器噪音差距很大，同样都是新机器，有些装配好一些，噪音就小点，有些噪音巨大，当然用的时间长了以后，轴承进水导致生锈，之后的噪音就更大了 这个可以有 请问哪款破壁机是使用的无刷电机？ 一直不懂破壁机和豆浆机这些有什么区别。 sql 发表于 2020-2-1 16:40
一直不懂破壁机和豆浆机这些有什么区别。
无渣和有渣的区别
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