三相无刷电机原理（三相无刷电机怎么接线）

电动工具是一种由额外的动力源和机构驱动的工具，而不仅仅是使用手动工具进行手动工作，电动工具用于工业、建筑、园艺、家务劳动，例如烹饪、清洁和在房屋周围使用用于驱动（紧固件）、钻孔、切割、成型、磨削、磨削、布线、抛光、喷漆、加热等。电动工具分为固定式和便携式，便携式是指手持式。便携式电动工具在移动性方面具有明显的优势。然而，固定式电动工具通常在速度和精度方面具有优势。

据《中国电动工具行业产销需求预测及转型升级分析报告》统计，电动工具主要分为金属切削电动工具、磨削电动工具、装配电动工具和铁路电动工具。常见的电动工具有电钻、电动打磨机、电动扳手和螺丝刀、电锤和冲击钻、混凝土振动器、电刨等。 [1]

电钻

主要规格有4、6、8、10、13、16、19、23、25、32、38、49mm等，数字是指钻头在抗拉强度为390牛/毫米。对有色金属、塑料等材料最大钻孔直径可比原规格大30-50%，并配备抛光机。

电动扳手和电动螺丝刀

用于装载和卸载螺纹接头。电动扳手的传动机构由行星齿轮和滚珠螺旋槽冲击机构组成。规格有M8、M12、M16、M20、M24、M30等。电动螺丝刀采用齿形离合器传动机构或齿轮传动机构，规格有M1、M2、M3、M4、M6等。

电锤和冲击钻

用于对混凝土、砖墙和建筑构件进行钻孔、开槽和粗糙化处理。与膨胀螺栓配合使用，可提高各种管道、机床的安装速度和质量；电锤的冲击原理是依靠内部活塞运动产生冲击动力，而冲击钻的冲击原理是依靠齿轮磨合产生冲击动力，所以电锤的冲击力更强大。

混凝土振动器

用于浇注混凝土基础和钢筋混凝土构件时压实混凝土，消除孔隙，提高强度。其中，电动直联振动器的高频扰动力是由电机驱动偏心块旋转形成的。电机采用150Hz或200Hz中频电源供电。

电刨

用于刨削木材或木结构件。当安装在长凳上时，它也可以用作小型台式刨床。电刨的刀轴由电机轴通过皮带驱动。

研磨机

俗称磨床；电动研磨机；电动砂轮机，利用砂轮或磨盘进行砂磨的电动工具。

电动工具的挑战

在电动工具的最初100 年里，设计和制造钻头、砂光机、磨床、螺丝刀、吹风机、锯等工具时只需要电源、电机和开关/电位器。然而，进入20世纪，高能量密度电池的出现改变了这一点。此外，我们还看到绿色能源解决方案的出现以及将其纳入所有设计形式的趋势。

挑战在于如何继续使用电位计来控制工具的速度，而不必让高电流通过其电阻组件。正如我们稍后将看到的，这是一个相当简单的恢复性举措。另一方面，事实证明电动机是一个更加重大和复杂的挑战。

在电动工具的早期，所使用的电机要么是用于有绳工具的有刷通用交直流电机，要么是用于无绳工具的有刷直流电机，如下图所示。由于这两种电机的本质拓扑都是有刷电机，电流通过碳刷传输到铜换向器，然后产生内部旋转磁场以获得运动。将电磁铁绕组和换向器放置在转子上，将永磁体放置在定子上，我们可以获得两个不断相互作用的磁场，从而实现我们需要的运动。

不幸的是，这是以电刷和换向器之间的大量摩擦为代价的。摩擦相当严重，长期使用后电机会损坏；摩擦产生的能量最终以热量的形式浪费掉。这种能量的来源来自于电源，但它并不产生任何有用的功。据统计，围绕此拓扑的系统效率低于80%（在最佳情况下）；这意味着电池内部20% 的能量用于产生热量。

当您尝试使用电池供电的钻头钻孔时，使用1/5 的功率来产生热量听起来不太吸引人。

利用BLDC 电机拓扑应对挑战

鉴于上述各种挑战，更换或拆卸电刷和换向器显然至关重要。如下图所示，这一点在三相BLDC 电机拓扑中更为突出。 BLDC 电机为我们提供了完全相同的旋转运动，无需使用电刷或机械换向器；相反，我们以电子方式产生旋转磁场。通过电子电路，我们可以创建两个相互作用的磁场来驱动电机运动。这样做的优点是消除了转子和定子部件之间的摩擦，从而提高了可靠性和能源效率。

三相无刷直流电机的效率可达96%。这意味着我们的电池仅以热量的形式浪费1/20 的电量。

与所有设计一样，使用BLDC 电机时会遇到一些挑战。有刷直流电机解决了对齐两个磁场以获得最高效运动轨迹的固有问题。当换向器序列的设计和放置方式使得旋转磁场始终与永磁体的磁场一致时，即可实现这一点。然而，由于BLDC 电机没有物理换向器，因此该操作是通过逻辑换向序列来完成的。为了实现前面提到的效率，我们必须使用如下所示的控制电路尽可能完美地对齐两个磁场。

这种复杂的电路提取转子的位置，以电子方式对齐两个磁场。对于三相BLDC 电机，该模块通常由微控制器和三相逆变器功率级组成，该功率级使用霍尔传感器等传感器器件来获取转子位置信息。添加这个电路确实会占用一些空间并增加一些成本。然而，制造商已经注意到摆脱束缚的好处，并且消费者正在创造对此类电机解决方案的需求。因此，越来越多的电动工具设计基于三相BLDC 电机拓扑。

复杂的电动工具

现代电动工具仍然由电源、电机执行器和控制能量流的装置（例如电位计）组成。然而，为了提供所有节能功能，我们需要为其添加智能技术。

这种智能由微处理器提供。借助微处理器，我们现在可以监控电源并提供所需的驱动。我们还可以监视电位计的值并控制电机的速度，而无需让电流通过其电阻元件。我们通过模数转换器(ADC) 来实现这一点，并且该过程中的能耗可以忽略不计。

无论如何，微处理器最重要的作用是建立一个有效的机制来为三相BLDC 电机正确供电，以提高电池供电工具所需的效率。基于微控制器的功率级提供了成功生成正确对齐的旋转磁场并将其转化为最佳运动曲线的所有工具。

以下是实施大多数现代电动工具所需的物品列表：

微处理器为从电源到执行器的能量传输过程提供智能；

驱动功率级开关（场效应管——场效应管）产生旋转磁场的电路；

提取电机转子位置的电路，以便我们能够正确对准旋转磁场；

一个ADC，用于监控电池电压和电流、电机电流、电位器状态和系统温度；

保护电路，确保系统可靠运行，而不危及用户或工具；

监控不同信号的电路，例如定义电机旋转方向的开关；

不同的稳压器为上述电路供电；

从开关和电机到上面的列表，很明显我们的电路尺寸显着增加。然而，新技术使我们能够将所有这些封装到一个小尺寸中，这是电机制造商青睐BLDC 拓扑的另一个关键因素。

下一波电动工具

BLDC电机的制造和应用正在加速。随着技术的不断发展，这些电机将变得更加用户友好、高效和可靠。由于电子控制BLDC 电机的出现，工具变得更强大、更高效、更轻。随着时间的推移，七力天下科技将推出类似KY32系列器件的创新PCBA产品，进一步推动三相BLDC电机拓扑。

其有益的技术发展---程序架构图

七里天下技术开发-预驱动+6N MOS架构PCBA