普通直流電機通常情況下，最基本的電機是“DC電機（有刷電機）”。它是一種在磁場中放置線圈，通過流動的電流，線圈會被一側(cè)的磁極排斥，同時被另一側(cè)磁極所吸引，在這種作用下不斷旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中令通向線圈中的電流反向流動，使其持續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種電機中有個叫'換向器'的部分是靠'電刷'實現(xiàn)的，'電刷'的位置在'轉(zhuǎn)向器'上方，隨著旋轉(zhuǎn)不斷移動。通過改變電刷的位置，可使電流方向發(fā)生變化。換向器和電刷是普通DC電機工作不可或缺的結(jié)構(gòu)。其主要工作原理如下：
何為直流無刷電機顧名思義，直流無刷電機(Brushless DC Motor，簡稱BLDC)是一種不使用機械換向觸頭(碳刷)的直流電機,而是通過電子控制器實現(xiàn)換向取代傳統(tǒng)帶碳刷的直流電機，所以又被稱為電子式可調(diào)速直流電動機或電子式換向直流電機。 我們?nèi)粘Ｒ姷奖容^多的無刷電機一般是定子在內(nèi)，轉(zhuǎn)子在外（外殼旋轉(zhuǎn)），比如無人機電機，電吹風(fēng)，散熱器風(fēng)扇等等。一些大功率的無刷電機轉(zhuǎn)子和定子的位置結(jié)構(gòu)可能就會反過來設(shè)計，這種設(shè)計在外觀上就和普通電機相似了。但不管結(jié)構(gòu)是怎么樣的，無刷電機都是定子線圈，轉(zhuǎn)子永磁，這個也是辨別它與有刷電機的一個特征。   無刷電機工作原理BLDC電機中的“BL”即意為“無刷”，也就是DC電機（有刷電機）中的“電刷”沒有了。電刷在DC電機（有刷電機）里扮演的角色是通過換向器向轉(zhuǎn)子里的線圈通電。BLDC電動機電機采用永磁體來做轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子里是沒有線圈的。由于轉(zhuǎn)子里沒有線圈，所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線圈。 DC電機（有刷電機）中被固定的永磁體所制造出的磁場是不會動的，通過控制線圈（轉(zhuǎn)子）在其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場來旋轉(zhuǎn)。要通過改變電壓來改變旋轉(zhuǎn)數(shù)。BLDC電機的轉(zhuǎn)子是永磁體，通過改變周圍的線圈所產(chǎn)生的磁場的方向使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。通過控制通向線圈的電流方向和大小來控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。其主要原理如下：
當(dāng)然你可能會問啥時候改變電流方向？這就需要使用到一定的反饋機制了，一般最容易做的就是使用一些霍爾器件來檢測磁極確定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，霍爾器件的信號輸出傳入控制器，控制器再對電流進行換向處理。這種方法也被稱為有感控制，其特點是簡單，但它受環(huán)境影響較大。相對應(yīng)的就會有無傳感器控制法，所以有些無刷電機會采用反電動勢的方法來檢測轉(zhuǎn)子位置，這種方法相對復(fù)雜但環(huán)境適應(yīng)性強，當(dāng)然還有其他的一些反饋機制來控制電流轉(zhuǎn)向，有興趣的朋友可以做更深入的研究。 無刷電機特點無刷電機的主要特點包括:
無刷電機控制原理一般情況下單相和三相的這兩種無刷電機在日常電器產(chǎn)品中使用使用比較多。這兩種結(jié)構(gòu)的無刷電機底層原理相同，但控制方式稍有不同。  單相無刷電機內(nèi)部所有繞組由一根線完成，各繞組之間的電流方向不同，在適當(dāng)位置和時機改變其電流方向就能實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動控制。這種結(jié)構(gòu)一般使用4個mos管就可以控制。使用具備H橋功能的芯片再加以反饋輔助信號就可以像控制普通電機一樣控制它了，這種結(jié)構(gòu)的控制方式相對簡單，所以在散熱器風(fēng)扇等產(chǎn)品中應(yīng)用相對比較廣泛。  和單相結(jié)構(gòu)不同的三相無刷電機內(nèi)部繞組被分為三組，表面上它是三組獨立的繞組，但是其內(nèi)部實際還是相互聯(lián)通的。相比與單相結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的電機在速度控制與整體噪音方面更有優(yōu)勢，所以這種結(jié)構(gòu)的無刷電機使用范圍更廣。無刷電機內(nèi)部通常被簡化為如下所示的星型結(jié)構(gòu)：  控制三相無刷電機通常需要6個mos管，在合適的時機（由反饋信號給予）切換電路導(dǎo)通方向從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。  無刷電機繞組導(dǎo)通與旋轉(zhuǎn)控制示意圖如下：
我們再結(jié)合控制信號以更好的辨識無刷電機運動原理：
根據(jù)上圖可以得知，在實際場景下，無刷電機在電流換向時或多或少都會有一些抖動，一般情況下如果使用PWM方波驅(qū)動電機容易產(chǎn)生抖動和噪音，所以現(xiàn)在更合理的做法是使用正弦信號來驅(qū)動，這樣可以使得電機運行更平穩(wěn)，耗能更低。
無刷電機控制器無刷電機控制器是驅(qū)動無刷電機的必備工具，它是一種電子調(diào)速器，通過PWM驅(qū)動并控制無刷電機的轉(zhuǎn)速與方向，我們一般將它簡稱為 推薦學(xué)習(xí)鏈接：
總結(jié)無刷電機具備很多優(yōu)異的性能，目前它的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,例如無人機、電動工具、電動汽車、風(fēng)扇等設(shè)備中都需要用到無刷電機。它取代了傳統(tǒng)的帶碳刷的直流電機,成為現(xiàn)代電機中的重要組成部分。并且隨著技術(shù)的革新，以后可能還會有更多產(chǎn)品應(yīng)用到無刷電機，所以對于想從事相關(guān)控制產(chǎn)品研發(fā)的同學(xué)來說學(xué)習(xí)一些相關(guān)的控制原理也是必須的，但是使用時需要格外小心：無刷電機轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通電機，調(diào)試時需謹(jǐn)慎，注意人身安全！ |
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