【直流无刷电机 BLDC】一 电机概述

前言：

声明：学习笔记来自正点原子B站教程，仅供学习交流！！

1. 直流无刷电机简介

        顾名思义，无刷直流电机不使用电刷。无刷直流电机不利用换向器来调节线圈内部的电流，而是使用电子换向器来传递电流，该电流产生交流电信号，从而导致电机驱动。        

 1.1 无刷电机与有刷电机区别

 

        无刷电机没有电刷以及换向器； 并且无刷电机的线圈绕组不参与旋转，而是作为定子，永磁体作为转子， 与有刷电机是相反的结构。

        无刷电机其性能相比于有刷电机有很大优势， 由于没有了碳刷结构， 所以干扰小、 噪音低、 运转流畅、 高速而且寿命更长。缺点就是控制较为复杂、 成本比有刷电机贵

 2. 无刷电机分类

 

2.1 外转式BLDC 

        即即磁体做成的转子在外侧，内侧的定子是缠绕漆包线的硅钢叠片

2.2 内转式BLDC 

        即磁体转子在内侧，硅钢片定子在电机外侧

3. 驱动原理 

        无刷直流电机的工作原理与有刷直流电机相似。洛伦兹力定律指出，只要载流导体置于磁场中，它就会受到作用力。由于反作用力，磁体将承受相等且相反的力。当线圈中通过电流后，会产生磁场，该磁场被定子的磁极所驱动，同极性相互排斥，异极性相互吸引，如果持续改变线圈中电流的方向的话，那么转子所感应出磁场的磁极也会持续发生变化，那么转子就会在磁场的作用下一直转动。

在BLDC电机中，载流导体（定子）是固定的，而永磁体（转子）是运动的。

        以下为无刷电机简图：

        其中 COM 为公共结点，就是将 UVW 三相的一端短接一起形成的节点，另外一端引出，所以可以看作 3 个有公共端的线圈和一个永磁体结构，如下：

        其中U 相接正极， W 相接负极， V 相开路， 那么此时电流由 U 相流到 W相，同时 U 相和 W 相产生的磁场合成的磁场矢量方向即为转子磁场方向 

        由于 BLDC 的运行方式为绕组两两导通，所以三相线圈的导通组合只有 6 种通电情况，根据合理的顺序依次切换通电顺序即可让转子跟着磁场转起来。如下图：

         当定子线圈从电源获得电源时，它就变成电磁体并开始在气隙中产生均匀的磁场。尽管电源是直流电，但开关仍会产生具有梯形形状的交流电压波形。由于电磁定子和永磁转子之间的相互作用力，转子继续旋转。

　　通过将绕组切换为高和低信号，相应的绕组被激励为北极和南极。带有南极和北极的永磁转子与定子极对齐，从而导致电机旋转。

BLDC