下载文档原格式
无刷直流电机原理无刷直流电动机得工作原理ﻫ普通直流电动机得电枢在转子上,而定子产生固定不动得磁场。
为了使直流电动机旋转,需要通过换向器与电刷不断改变电枢绕组中电流得方向,使两个磁场得方向始终保持相互垂直，从而产生恒定得转矩驱动电动机不断旋转。
无刷直流电动机为了去掉电刷,将电枢放到定子上去,而转子制成永磁体,这样得结构正好与普通直流电动机相反;然而，即使这样改变还不够,因为定子上得电枢通过直流电后，只能产生不变得磁场,电动机依然转不起来。
为了使电动机转起来,必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电,这样才能使定子磁场随着转子得位置在不断地变化,使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右得空间角,产生转矩推动转子旋转。
无刷直流电动机由电动机主体与驱动器组成,就是一种典型得机电一体化产品。
ﻫ●电动机得定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。
电动机得转子上粘有已充磁得永磁体，为了检测电动机转子得极性，在电动机内装有位置传感器。
驱动器由功率电子器件与集成电路等构成,其功能就是:接受电动机得启动、停止、制动信号,以控制电动机得启动、停止与制动;接受位置传感器信号与正反转信号,用来控制逆变桥各功率管得通断,产生连续转矩;接受速度指令与速度反馈信号,用来控制与调整转速;提供保护与显示等等。
无刷直流电动机得原理简图如图一所示:ﻫ主电路就是一个典型得电压型交-直－交电路,逆变器提供等幅等频5-26KH Ｚ调制波得对称交变矩形波。
永磁体N-Ｓ交替交换,使位置传感器产生相位差１20°得U、V、Ｗ方波,结合正/反转信号产生有效得六状态编码信号:1０1、１00、110、０１０、０11、001,通过逻辑组建处理产生T1-T４导通、T1－T6导通、Ｔ3-T6导通、T3-T2导通、Ｔ5-T２导通、T5-T4导通,也就就是说将直流母线电压依次加在A+B-、Ａ＋C-、Ｂ+C-、B+Ａ-、C+Ａ-、C＋B-上,这样转子每转过一对N-S极,T1-T6功率管即按固定组合成六种状态得依次导通。
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
无刷直流电机（BLDC）构成及工作原理详解（附部
分生产厂家）
无刷直流电机（BLDC）是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机，英文简称BLDC。
区别于有刷直流电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。
一、有刷直流电机简介
介绍无刷直流电机之前，我们来看看有刷电机：
直流电机以良好的启动性能、调速性能等优点着称，其中属于直流电机
一类的有刷直流电机采用机械换向器，使得驱动方法简单，其模型示意图如下图所示。
直流电机模型示意图
DC电机（有刷电机）的运转示意图
电机主要由永磁材料制造的定子、绕有线圈绕组的转子（电枢）、换
向器和电刷等构成。
只要在电刷的A和B两端通入一定的直流电流，电机的换向器就会自动改变电机转子的磁场方向，这样，直流电机的转子就会持续运转下去。
专注下一代成长，为了孩子。
无刷直流电机原理图直流电机是利用碳刷实现换向的。
由于碳刷存在摩擦�使得电刷乃至电机的寿命减短。
同时�电刷在高速运转过程中会产生火花�还会对周围的电子线路形成干扰。
为此�人们发明了一种无需碳刷的直流电机�通常也称作无刷电机�b r u s h l e s s m o t o r�。
无刷电机将绕组作为定子�而永久磁铁作为转子�如图7��结构上与有刷电机正好相反。
无刷电机采用电子线路切换绕组的通电顺序�产生旋转磁场�推动转子做旋转运动。
无刷电机由于没有碳刷�无需维护寿命长�速度调节精度高。
因此�无刷电机正在迅速取代传统的有刷电机�带变频技术的家用电器�如变频空调、变频电冰箱等�就是使用了无刷电机�目前散热风扇中几乎全部使用无刷电机。
变频电机工作原理图�a�是拆开的风扇电机的照片�风扇采用的是变频电机�这从线圈所在的位置就可以辨认出来。
图�b�是变频电机控制电路板�控制芯片将集D S P功能与驱动器于一体�简化了电路结构。
通过对控制芯片编程�可改变电机转速。
电机的构造变频电机具有直流电机特性、却采用交流电机的结构。
也就是说�虽然外部接入的是直流电�却采用直流-交流变压变频器控制技术�电机本体完全按照交流电机的原理去工作的。
因此�变频电机也叫“自控变频同步电机”�电动机的转速n取决于控制器的所设定的频率f。
图是三相星形接法的变频电机控制电路�直流供电经M O S管组成的三相变流电路向电机的三个绕组分时供电。
每一时刻�三对绕组中仅有一对绕组中有电流通过�产生一个磁场�接着停止向这对绕组供电�而给相邻的另一对绕组供电�这样定子中的磁场轴线在空间转动了120°�转子受到磁力的作用跟随定子磁场作120°旋转。
将电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上�定子中便形成旋转磁场�于是电机连续转动。
附件7.j p g(39.97K B)2008-6-2723:41T O P 变频电机的电路组成为了对风扇电机的运行状况进行监控�需要从风扇电机向主板输出速度信号�实现风扇运行情况的监控。
图文讲解无刷直流电机的工作原理电动无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成导读：,是一种典型的机电一体化产品。
同三相异步电动机十分相似。
它的应用非常广泛，,机的定子绕组多做成三相对称星形接法在很多机电一体化设备上都有它的身影。
什么是无刷电机？无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
由于无刷所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另直流电动机是以自控式运行的，加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。
中小容量的无刷直流电动机的永磁体，稀土永磁无刷电动机的体积比材料。
因此，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
. . .无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于统的接触式换向器和电刷。
它具有可靠性高、高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。
位置传感按转子（即检测转子磁极相对定子绕组的位位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流按并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，置，定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开。
一定的逻辑关系进行绕组电流切换）关电路提供。
位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。
采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。
采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。
转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。
（例是在定子组件上安装有电磁传感器部件采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将如耦合变压器、接近开关、LC 使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。
无刷直流电机的工作原理无刷直流电机的控制结构无刷直流电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响：N=120．f / P。
在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。
无刷直流电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。
也就是说无刷直流电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。
无刷直流驱动器包括电源部及控制部如图 (1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。
电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。
不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。
换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。
控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。
无刷直流电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。
但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。
（图一）无刷直流电机的控制原理要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序，如 下（图二） inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。
图文讲解无刷直流电机的工作原理
导读：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。
电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。
它的应用非常广泛，在很多机电一体化设备上都有它的身影。
什么是无刷电机？
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。
中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。
因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。
它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。
位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。
定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。
采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。
采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。
转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。
采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。
看看这个工程师怎么说？
首先给大家复习几个基础定则：左手定则、右手定则、右手螺旋定则。
别懵逼，我下面会给大家解释。
左手定则，这个是电机转动受力分析的基础，简单说就是磁场中的载流导体，会受到力的作用。
让磁感线穿过手掌正面，手指方向为电流方向，大拇指方向为产生磁力的方向，我相信喜欢玩模型的人都还有一定物理基础的哈哈。
右手定则，这是产生感生电动势的基础，跟左手定则的相反，磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线产生电动势。
让磁感线穿过掌心，大拇指方向为运动方向，手指方向为产生的电动势方向。
为什么要讲感生电动势呢？不知道大家有没有类似的经历，把电机的三相线合在一起，用手去转动电机会发现阻力非常大，这就是因为在转动电机过程中产生了感生电动势，从而产生电流，磁场中电流流过导体又会产生和转动方向相反的力，大家就会感觉转动有很大的阻力。
不信可以试试。
三相线分开，电机可以轻松转动
三相线合并，电机转动阻力非常大
右手螺旋定则，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方
向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。
这个定则是通电线圈判断极性的基础，红色箭头方向即为电流方向。
看完了三大定则，我们接下来先看看电机转动的基本原理。
第一部分：直流电机模型
我们找到一个中学物理学过的直流电机的模型，通过磁回路分析法来进行一个简单的分析。
状态1
当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B （如粗箭头方向所示），而中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。
当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受的转动力矩最大。
注意这里说的是“力矩”最大，而不是“力”最大。
诚然，在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。
补充一句，力矩是力与力臂的乘积。
其中一个为零，乘积就为零了。
当转子转到水平位置时，虽然不再受到转动力矩的作用，但由于惯性原因，还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管的电流方向，如下图所示，转子就会继续顺时针向前转动，
状态2
如此不断改变两头螺线管的电流方向，内转子就会不停转起来了。
改变电流方向的这一动作，就叫做换相。
补充一句：何时换相只与转子的位置有关，而与其他任何量无直接关系。
第二部分：三相二极内转子电机
一般来说，定子的三相绕组有星形联结方式和三角联结方式，而“三相星形联结的二二导通方式”最为常用，这里就用该模型来做个简单分析。
上图显示了定子绕组的联结方式（转子未画出假想是个二极磁铁），三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。
整个电机就引出三根线A, B, C。
当它们之间两两通电时，有6种情况，分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB注意这是有顺序的。
下面我看第一阶段：AB相通电
当AB相通电，则A极线圈产生的磁感线方向如红色箭头所示，B极产生的磁感线方向如图蓝色箭头所示，那么产生的合力方向即为绿色箭头所示，那么假设其中有一个二极磁铁，则根据“中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致”则N 极方向会与绿色箭头所示方向重合。
至于C，暂时没他什么事。
第二阶段：AC相通电
第三阶段：BC相通电
第三阶段：BA相通电
为了节省篇幅，我们就不一一描述CA\CB的模型，大家可以自己类推一下。
以下为中间磁铁（转子）的状态图：
每个过程转子旋转60度
六个过程即完成了完整的转动，其中6次换相。
第三部分：三相多绕组多极内转子电机
我们再来看一个复杂点的，图(a)是一个三相九绕组六极（三对极）内转子电机，它的绕组连线方式见图(b)。
从图(b)可见，其三相绕组也是在中间点连接在一起的，也属于星形联结方式。
一般而言，电机的绕组数量都和永磁极的数量是不一致的（比如用9绕组6极，而不是6绕组6极），这样是为了防止定子的齿与转子的磁钢相吸对齐。
其运动的原则是：转子的N极与通电绕组的S极有对齐的运动趋势，而转子的S极与通电绕组的N极有对齐的运动趋势。
即为S与N相互吸引，注意跟之前的分析方法有一定的区别。
好吧，还是再帮大家分析一下吧，
第一阶段：AB相通电
第二阶段：AC相通电
第三阶段：BC相通电
第四阶段：BA通电
第五阶段：CA通电
第六阶段：CB通电
以上为六个不同的通电状态，其中经历了五个转动过程。
每个过程为20度。
第四部分：外转子无刷直流电机
看完了内转子无刷直流电机的结构，我们来看外转子的。
其区别就在于，外转子电机将原来处于中心位置的磁钢做成一片片，贴到了外壳上，电机运行时，是整个外壳在转，而中间的线圈定子不动。
外转子无刷直流电机较内转子来说，转子的转动惯量要大很多（因为转子的主要质量都集中在外壳上），所以转速较内转子电机要慢，通常KV值在几百到几千之间。
也是航模主要运用的无刷电机
顺便啰嗦一下吧。
无刷电机KV值定义为：转速/V，意思为输入电压每增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。
比如说，标称值为1000KV的外转子无刷电机，在11伏的电压条件下，最大空载转速即为：11000rpm（rpm的含义是：转/分钟）。
同系列同外形尺寸的无刷电机，根据绕线匝数的多少，会表现出不同的KV特性。
绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，扭力大；绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，扭力小。
我先前测试过穿越机2204电机的极限电流，单电机能彪上25A，而2212系列电机15A都上不了。
外转子无刷直流电机的结构：
分析方法也和内转子电机类似，大家可以自己分析一下，根据右手螺旋定理判断线圈的N/S极，转子永磁体的N极与定子绕组的S极有对齐（吸引）的趋势，转子永磁体的S 极与定子绕组的N极有对齐（吸引）的趋势，从而驱动电机转动。
经典无刷电机2212 1000kv电机结构分析。
图为DJI 2312S电机和XXD 2212电机的（解剖图）
其结构如下：定子绕组固定在底座上，转轴和外壳固定在一起形成转子，插入定子中间的轴承。
图为xxd2212线圈拆解图
图为12绕组14极（即7对极），电机绕组绕发图。
后面画出了6种两相通电的情形，可以看出，尽管绕组和磁极的数量可以有许多种变化，但从电调控制的角度看，其通电次序其实是相同的，也就是说，不管外转子还是内转子电机，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的顺序进行通电换相。
当然，如果你想让电机反转的话，电子方法是按倒过来的次序通电；物理方法直接对调任意两根线，假设A和B 对调，那么顺序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA，大家有没有发现这里顺序就完全倒过来了。
AB相通电
AC相通电
BC相通电
BA相通电
CA相通电
CB相通电
要说明一下的是，由于每根引出线同时接入两个绕组，所以电流是分两路走的。
这里为使问题尽量简单化，下面几个图中只画出了主要一路的电流方向，还有一路电流未画出，另一路电流的具体情况放在后面进行分析，涉及到电路检测换相位置。
