图文讲解无刷直流电机的工作原理

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。

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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。

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。

直流无刷电机在各个方面得到广泛的应用，处处都可以见到它们的踪影，种类也很繁多，因为本人从事的是电动车方面的行业，故在这里我们主要讲讲电动车上直流无刷电机的原理和控制它的结构图如下：（这是一个小型直流无刷电机的结构图，是本人根据实物，用WINDOWS画图板一笔一画绘制，发了不少心血，未经同意，不得转载）当然电动车上的无刷电机线圈更多，不过和下面介绍的原理是一样的。

这样做的目的是为了简化，同时也是为了使大家更易于理解。

其实无刷电机的原理很简单，概括的说就是：当给内置霍耳传感器接通电源时，这些霍耳传感器将信号输入到控制器其实这些信号间接反映了转子所处的位置控制器对这些信号经过判断之后，作出相应的输出，并给相应的线圈通电，通电产生了磁场。

因为同性相斥，异性想吸的原理，定子和转子就相对移动。

普通无刷电机的定子是线圈（上面连有霍耳传感器），于是转子（磁钢及轮子）受迫转动。

转子一转动，内置霍耳传感器的输出信号便发生改变，控制器又输出不同方向的电流而该输出产生的磁场又刚好再次和固定磁场（磁钢）同性相斥，异性相吸，结果再次迫使转子转动，接着霍耳传感器的输出信号又再次发生改变.......这样周而复使，轮子就不断转动（每次霍耳信号改变，控制器产生的电流方向要与电机所要求的一致才行，也就是相序要匹配，轮子才会朝一个方向运动）。

文笔不好，概括不全，请大家莫怪。

电机内部霍耳传感器的正电源线即红线一般接5－12v直流电。

而以5V居多。

霍耳的信号线传递电机里面磁钢相对于线圈的位置，根据三个霍耳的信号控制器能知道此时应该如何给电机的线圈供电（不同的霍耳信号，应该给电机线圈提供相对应方向的电流），就是说霍耳状态不一样，线圈的电流方向不一样。

二，无刷电机的运行原理霍耳信号传递给控制器，控制器通过电机相线（粗线，不是霍耳线）给电机线圈供电，电机旋转，磁钢与线圈（准确的说是缠在定子上的线圈，其实霍耳一般安装在定子上）发生转动，霍耳感应出新的位置信号，控制器粗线又给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转（线圈和磁钢的位置发生变化时，线圈必须对应的改变电流方向，这样电机才能继续向一个方向运动，不然电机就会在某一个位置左右摆动，而不是连续旋转），这就是电子换相。