bldc无刷直流电机和bldc变频电机的区别（bldc直流无刷电机）

电气设备通常具有至少一台电机，用于旋转或移动物体离开其原始位置。市场上有多种电机类型，包括感应电机、伺服电机、直流电机（有刷和无刷）等。根据应用要求，可以选择特定的电机。然而，目前的趋势是，大多数新设计正在转向无刷直流电机，通常称为BLDC 电机。

本文将重点讨论BLDC 电机设计的以下几个方面：

BLDC电机结构

BLDC 电机运行

扭矩和效率要求

与感应电机和有刷直流电机的比较

BLDC 电机的选择标准

电机控制——的速度、位置和扭矩将在本文的第二部分中介绍。

结构BLDC 电机在结构和工作原理方面分别与交流感应电机和有刷直流电机有许多相似之处。与所有其他电机一样，BLDC 电机也有转子和定子。

定子

与感应交流电机类似，BLDC 电机定子由叠层钢制成，堆叠起来承载绕组。定子中的绕组有两种布置方式：即，星形图案(Y)或三角形图案()。两种模式之间的主要区别在于，Y 模式在低转速下提供高扭矩，而 模式在低转速下提供低扭矩。这是因为在三角形配置中，一半的电压施加到未驱动的绕组，从而增加了损耗，从而增加了效率和扭矩。

定子中的钢叠片可以是有槽的，也可以是无槽的，如图2所示。无槽铁芯的电感较低，因此可以以非常高的速度运行。由于叠片组中没有齿，因此降低了齿槽扭矩要求，使其也非常适合低速（当转子上的永磁体和定子上的齿由于相互作用而彼此对齐时，可以产生不需要的齿槽扭矩并导致速度波动）。无槽磁芯的主要缺点是成本较高，因为它需要更多绕组来补偿较大的气隙。

正确选择用于构造定子的叠片钢和绕组对于电机性能至关重要。选择不当可能会导致生产过程中出现多种问题，从而导致市场延迟和设计成本增加。

转子

典型的BLDC 电机的转子由永磁体制成。根据应用要求，转子的极数可能会有所不同。增加极数确实可以提供更好的扭矩，但代价是降低最大可能速度。

影响最大扭矩的另一个转子参数是用于制造永磁体的材料。材料的磁通密度越高，扭矩就越高。

工作原理及操作

BLDC 电机的工作原理与有刷直流电机相同；即内部轴位置反馈。对于有刷直流电机，反馈是通过机械换向器和电刷实现的。通过内置BLDC 电机，可以使用多个反馈传感器来实现这一点。最常用的传感器是霍尔传感器和光学编码器。注意：霍尔传感器的工作原理是霍尔效应，即当载流导体暴露在磁场中时，电荷载流子会受到基于导体上产生的电压的力。

如果磁场方向反转，产生的电压也会反转。对于BLDC 电机中使用的霍尔效应传感器，只要转子磁极（N 或S）经过霍尔传感器附近，它们就会产生高或低信号，可用于确定轴的位置。

在换向系统—— 中，换向系统—— 基于使用反馈传感器—— 识别的电机位置，三个电气绕组中的两个同时通电，如图4 所示。

在图4（A）中，标记为“001”的绿色绕组作为北极通电，标记为“010”的蓝色绕组作为南极通电。由于这种励磁，转子的南极与绿色绕组对齐，北极与标记为“100”的红色绕组对齐。为了移动转子，“红色”和“蓝色”绕组按图4(B) 所示的方向通电。这导致红色绕组成为北极，蓝色绕组成为南极。由于排斥力（红色绕组- 南北对齐）和吸引力（蓝色绕组- 南北对齐）的发展，定子中磁场的这种运动会产生扭矩，从而使转子沿顺时针方向移动。

当转子开始移动时，该扭矩达到最大值，但随着两个磁场彼此对齐而减小。因此，为了维持扭矩或建立旋转，定子产生的磁场应不断切换。转子将继续旋转，以赶上定子产生的磁场。由于定子和转子的磁场以相同频率旋转，因此它们属于同步电机的范畴。

定子的这种切换以建立旋转称为换向。对于三相绕组，换相有6级；也就是说，电机绕组将有6 种独特的组合通电。

本文的第二部分将讨论用于实现BLDC 电机的驱动电路和波形。

扭矩和效率

对于电动机的研究，扭矩是一个非常重要的术语。根据定义，扭矩是力使物体绕其轴线旋转的趋势。

因此，为了增加扭矩，要么必须增加力——，这需要更强的磁体或更大的电流——，要么必须增加距离——，这需要更大的磁体。效率对于电机设计至关重要，因为它决定了消耗的功率。更高效的电机也需要更少的材料来产生所需的扭矩。

在哪里，

一旦您理解了上面提供的方程，理解速度与扭矩曲线就变得很重要。

以下是图5 所示图表的主要要点：

随着速度增加，扭矩减小（考虑到输入功率恒定）。

当速度为“空载”速度的一半且扭矩为失速扭矩的一半时，可获得最大功率。

应用

单速- 对于单速应用，感应电机更适合，但如果负载变化时必须保持速度，那么BLDC 电机由于其平坦的速度-扭矩曲线而非常适合此类应用。

可调速- BLDC 电机更适合此类应用，因为变速感应电机还需要额外的控制器，从而增加了系统成本。由于定期维护，有刷直流电机也将是一种更昂贵的解决方案。

位置控制——电磁炉等应用不需要精确控制并且维护成本低； BLDC 电机也是这方面的赢家。然而，对于此类应用，BLDC 电机使用光学编码器，并且需要复杂的控制器来监控扭矩、速度和位置。

低噪声应用—— 有刷直流电机因产生较多EMI 噪声而闻名，因此BLDC 更适合，但BLDC 电机的控制要求也会产生EMI 和可听噪声。然而，这个问题可以通过使用磁场定向控制(FOC) 正弦BLDC 电机控制来解决。