bldc电机工作原理（bldc电机原理）

什么是BLDC 电机？

电机是供给电源（电压、电流）后能进行机械运动的电机。电机的类型多种多样，但“BLDC电机”效率高、可操作性好。它可用于广泛的应用，并有望带来低功耗。

电机是一种获取能量的装置

当工程师想要在现实世界中使用电气和电子机器做某事时，他们会思考如何将电信号转化为“力”？将电信号转化为力的就是执行器，即电机。电机可以被认为是“将电力转化为机械力的组件”。

最基本的电机是“直流电机（有刷电机）”。将线圈置于磁场中，通过流过的电流，线圈会受到一侧磁极的排斥和另一侧磁极的吸引，在这种作用下继续旋转。在旋转过程中，线圈中流动的电流发生反向，使其继续旋转。电机中有一个叫做“换向器”的部件，它由“电刷”提供动力。 “刷子”位于“舵机”上方，随着旋转不断移动。通过改变电刷的位置，可以改变电流的方向。换向器和电刷是直流电机旋转不可缺少的结构（图1）。

图1：直流电机（有刷电机）的运行示意图。

换向器切换线圈中的电流方向，反转磁极的方向，使它们始终向右旋转。电刷向随轴旋转的换向器提供动力。

电机活跃于多个领域

我们根据动力源类型和旋转原理对电机进行分类（图2）。下面我们简单了解一下各类电机的特点和用途。

图2：电机主要类型

直流电机（有刷电机）结构简单，易于控制，常用于开关光盘托盘等家用电器中。或者用在汽车上如“电动后视镜的开合和方向控制”。虽然它价格便宜并且可以用于许多领域，但它也有缺点。由于换向器与电刷接触，其寿命很短，必须定期更换或修理电刷。

步进电机随着发送到它的电脉冲数量而旋转。其移动量取决于发送给它的电脉冲数量，使其适合位置调整。在家庭中经常用于“传真机和打印机的送纸”等。由于传真机的送纸步骤取决于规格（雕刻、精细度），因此随着电脉冲数量旋转的步进电机非常有用。使用方便。一旦停止信号，机器暂时停止的问题就很容易解决。

转速根据电源频率变化的同步电机用于“微波炉旋转台”等应用。电机装置中有一个齿轮减速器，以获得适合加热食物的转数。感应电机也受电源频率的影响，但频率和转数并不一致。以前，这种交流电机用于风扇或洗衣机。

可见，各类电机活跃在诸多领域。其中，BLDC电机（无刷电机）有哪些特点让其用途如此广泛呢？

BLDC 电机如何旋转

BLDC电机中的“BL”是“无刷”的意思，也就是说直流电机（有刷电机）中的“电刷”没有了。直流电机（有刷电机）中电刷的作用是通过换向器给转子中的线圈通电。那么，无刷BLDC 电机如何为转子中的线圈供电呢？原来，BLDC电机采用永磁体作为转子，转子中没有线圈。由于转子中没有线圈，因此不需要用于通电的换向器和电刷。相反，线圈充当定子（图3）。

图3：BLDC 电机的运行示意图。 BLDC 电机使用永磁体作为转子。由于不需要给转子通电，因此不需要电刷和换向器。线圈的电力由外部控制。

直流电机（有刷电机）内固定永磁体产生的磁场不动，控制线圈（转子）内部产生的磁场旋转。通过改变电压来改变转数。 BLDC 电机的转子是永磁体，通过改变周围线圈产生的磁场方向来旋转。通过控制流向线圈的电流的方向和大小来控制转子的旋转。

BLDC 电机的优点

BLDC电机的定子上有三个线圈，每个线圈有两根导线，电机内共有六根引线。事实上，由于内部接线的原因，通常只需要三根线，但仍然比前面提到的直流电机（有刷电机）多一根。简单地连接电池的正负极是不会移动的。本系列的第二部分将介绍如何运行BLDC 电机。这次我们要重点介绍的是BLDC电机的优点。

BLDC电机的第一个特点是“高效率”。其回转力（扭矩）可以被控制以始终保持最大值。对于直流电机（有刷电机）来说，最大扭矩只能在旋转过程中保持一瞬间，而不能始终保持最大值。直流电机（有刷电机）想要获得与BLDC电机相同的扭矩，只能增加其磁铁。这就是为什么即使是小型BLDC 电机也能产生巨大的功率。

第二个特点是“控制好”，这与第一个特点有关。 BLDC 电机可以准确获得您想要的扭矩、转数等。 BLDC电机可以准确反馈目标转数、扭矩等，通过精确控制可以抑制电机的发热和功耗。如果是电池驱动，通过仔细控制可以延长行驶时间。

此外，它还具有耐用和低电噪声的特点。以上两点就是无刷带来的优势。直流电机（有刷电机）由于长期使用，会因电刷与换向器的接触而产生损耗。接触部分也可能产生火花。特别是换向器间隙撞击电刷时，会产生巨大的火花和噪音。如果您不想在使用过程中产生噪音，您会考虑使用BLDC电机。

BLDC电机适合这些方面

效率高、控制多样、寿命长的BLDC电机一般用在哪些地方？常用于能发挥其高效率、长寿命、连续使用的产品。例如：家用电器。人们长期以来一直在使用洗衣机和空调。最近，BLDC电机也开始应用于电风扇，并成功显着降低了功耗。正是因为效率高，所以功耗降低了。

BLDC 电机也用于真空吸尘器。在一种情况下，通过改变控制系统可以显着增加旋转次数。该示例展示了BLDC 电机良好的可控性。

硬盘作为重要的存储介质，其旋转部分也采用了BLDC电机。由于是需要长时间运行的电机，因此耐用性很重要。当然，它也有尽量减少功耗的目的。这里的高效率还与电力消耗低有关。

BLDC 电机还有许多其他用途

BLDC电机有望应用于更广泛的领域。 BLDC电机将广泛应用于小型机器人，尤其是在制造以外领域提供服务的“服务机器人”。 “定位对于机器人来说非常重要。我们难道不应该使用以电脉冲数量运行的步进电机吗？”有些人可能会这么认为。但就功率控制而言，BLDC电机更适合。此外，如果使用步进电机，诸如机器人手腕之类的结构需要提供相当大的电流才能固定在某个位置。如果是BLDC电机，可以配合外力只提供所需的功率，从而抑制功耗。

它还可以用于运输。传统上，老年电动汽车和高尔夫球车大多使用简单的直流电机，但最近，已经使用具有良好可控性的高效BLDC电机。通过微妙的控制可以延长电池寿命。 BLDC 电机也适用于无人机。特别是对于多轴框架的无人机，由于它们通过改变螺旋桨的转数来控制飞行姿态，因此能够精确控制旋转的BLDC电机非常有优势。

这个怎么样？ BLDC电机是一种高品质电机，具有效率高、可控性好、寿命长的特点。然而，为了最大限度地发挥BLDC 电机的功率，需要正确的控制。怎么做？让我们期待下一次吧。

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