一、直流無刷電機的結(jié)構(gòu)跟工作原理

無刷直流電機（Brushless Direct Current Motor）由同步電動機和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。BLDCM控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括電機本體、驅(qū)動電路與控制電路三個主要部分。

直流無刷電動機（Brushless Direct Current Motor）主要由帶有線圈繞組的定子、用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子和位置傳感器組成。位置傳感器，根據(jù)需要，也可以不配置。

1、定子

▲定子

通常，大多數(shù)BLDC電機由三個定子繞組組成，這三個定子繞組以星形或“Y”形連接（無中性點）。另外，基于線圈互連，定子繞組進一步分為梯形和正弦電動機。

▲BLDC電機反電動勢

在梯形電動機中，驅(qū)動電流和反電動勢均呈梯形形狀（在正弦電動機的情況下為正弦形）。通常，在汽車和機器人技術(shù)（混合動力汽車和機器人手臂）中使用額定48 V（或以下）的電動機。

2、轉(zhuǎn)子

BLDC電動機的轉(zhuǎn)子部分由永磁體（通常是稀土合金磁體，例如釹（Nd），釤鈷（SmCo）和釹鐵硼（NdFeB）組成。

根據(jù)應(yīng)用，極數(shù)可以在2到8個之間變化，北極（N）和南極（S）交替放置。下圖顯示了磁極的三種不同布置。

（a）磁體放置在轉(zhuǎn)子的外周上。

（b）稱為電磁嵌入式轉(zhuǎn)子，其中矩形永磁體嵌入轉(zhuǎn)子的鐵心中。

（c）將磁體插入轉(zhuǎn)子的鐵芯中。

▲BLDC電機轉(zhuǎn)子

3、位置傳感器（霍爾傳感器）

由于BLDC電機中沒有電刷，因此換向是電子控制的。為了使電機旋轉(zhuǎn)，必須順序地給定子繞組通電，并且必須知道轉(zhuǎn)子的位置（即轉(zhuǎn)子的北極和南極）才能精確地給一組特定的定子繞組通電。
通常使用霍爾傳感器（根據(jù)霍爾效應(yīng)原理工作）的位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置并將其轉(zhuǎn)換為電信號。大多數(shù)BLDC電機使用三個霍爾傳感器，這些傳感器嵌入到定子中以檢測轉(zhuǎn)子的位置。

在BLDC電機中，永磁體（轉(zhuǎn)子）是運動的，而載流導(dǎo)體（定子）是固定的。

▲BLDC電機運轉(zhuǎn)示意圖

當定子線圈從電源獲得電源時，它就變成電磁體并開始在氣隙中產(chǎn)生均勻的磁場。盡管電源是直流電，但開關(guān)仍會產(chǎn)生具有梯形形狀的交流電壓波形。由于電磁定子和永磁轉(zhuǎn)子之間的相互作用力，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

通過將繞組切換為高和低信號，相應(yīng)的繞組被激勵為北極和南極。帶有南極和北極的永磁轉(zhuǎn)子與定子極對齊，從而導(dǎo)致電機旋轉(zhuǎn)。

無刷直流電機有三種配置：單相，兩相和三相。其中，三相BLDC是最常見的一種。