无刷电机的原理是什么？ 无刷电机的工作原理是什么？
\u65e0\u5237\u7535\u673a\u5de5\u4f5c\u539f\u7406\u65e0\u5237\u7535\u673a\u5de5\u4f5c\u539f\u7406\u662f\u91c7\u7528\u534a\u5bfc\u4f53\u5f00\u5173\u5668\u4ef6\u6765\u5b9e\u73b0\u7535\u5b50\u6362\u5411\u7684\uff0c\u5373\u7528\u7535\u5b50\u5f00\u5173\u5668\u4ef6\u4ee3\u66ff\u4f20\u7edf\u7684\u63a5\u89e6\u5f0f\u6362\u5411\u5668\u548c\u7535\u5237\u3002\u5b83\u5177\u6709\u53ef\u9760\u6027\u9ad8\u3001\u65e0\u6362\u5411\u706b\u82b1\u3001\u673a\u68b0\u566a\u58f0\u4f4e\u7b49\u4f18\u70b9\uff0c\u5e7f\u6cdb\u5e94\u7528\u4e8e\u9ad8\u6863\u5f55\u97f3\u5ea7\u3001\u5f55\u50cf\u673a\u3001\u7535\u5b50\u4eea\u5668\u53ca\u81ea\u52a8\u5316\u529e\u516c\u8bbe\u5907\u4e2d\u3002
\u65e0\u5237\u7535\u673a\u5de5\u4f5c\u7279\u70b9
\u65e0\u5237\u76f4\u6d41\u7535\u52a8\u673a\u7531\u6c38\u78c1\u4f53\u8f6c\u5b50\uff0c\u591a\u6781\u7ed5\u7ec4\u5b9a\u5b50\uff0c\u4f4d\u7f6e\u4f20\u611f\u5668\u7b49\u7ec4\u6210\uff0c\u4f4d\u7f6e\u4f20\u611f\u6309\u8f6c\u5b50\u4f4d\u7f6e\u7684\u53d8\u5316\uff0c\u6cbf\u7740\u4e00\u5b9a\u6b21\u5e8f\u5bf9\u5b9a\u5b50\u7ed5\u7ec4\u7684\u7535\u6d41\u8fdb\u884c\u6362\u6d41\u5373\u68c0\u6d4b\u8f6c\u5b50\u78c1\u6781\u76f8\u5bf9\u5b9a\u5b50\u7ed5\u7ec4\u7684\u4f4d\u7f6e\uff0c\u5e76\u5728\u786e\u5b9a\u7684\u4f4d\u7f6e\u5904\u4ea7\u751f\u4f4d\u7f6e\u4f20\u611f\u4fe1\u53f7\uff0c\u7ecf\u4fe1\u53f7\u8f6c\u6362\u7535\u8def\u5904\u7406\u540e\u53bb\u63a7\u5236\u529f\u7387\u5f00\u5173\u7535\u8def\u3002
\u6309\u4e00\u5b9a\u7684\u903b\u8f91\u5173\u7cfb\u8fdb\u884c\u7ed5\u7ec4\u7535\u6d41\u5207\u6362\u3002\u5b9a\u5b50\u7ed5\u7ec4\u7684\u5de5\u4f5c\u7535\u538b\u7531\u4f4d\u7f6e\u4f20\u611f\u5668\u8f93\u51fa\u63a7\u5236\u7684\u7535\u5b50\u5f00\u5173\u7535\u8def\u63d0\u4f9b\u3002\u91c7\u7528\u5149\u7535\u5f0f\u4f4d\u7f6e\u4f20\u611f\u5668\u7684\u65e0\u5237\u76f4\u6d41\u7535\u52a8\u673a\uff0c\u5728\u5b9a\u5b50\u7ec4\u4ef6\u4e0a\u6309\u4e00\u5b9a\u4f4d\u7f6e\u914d\u7f6e\u4e86\u5149\u7535\u4f20\u611f\u5668\u4ef6\uff0c\u8f6c\u5b50\u4e0a\u88c5\u6709\u906e\u5149\u677f\uff0c\u5149\u6e90\u4e3a\u53d1\u5149\u4e8c\u6781\u7ba1\u6216\u5c0f\u706f\u6ce1\u3002
[\u4e2d\u82f1\u5b57\u5e55]\u65e0\u5237\u7535\u673a\u7684\u5de5\u4f5c\u539f\u7406
工作原理
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
无刷直流电机实物图 [1]
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。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体 ，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。微处理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直角坐标系统中，适当控制交流电机在两轴电流分量，达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。
此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中，而且体积越来越小；像模拟/数字转换器(analog-to-digital converter，adc)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。
结构
直流无刷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=60．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。直流无刷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。也就是说直流无刷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。
直流无刷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。直流无刷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。
特点
1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；
直流无刷电机(3张)
2、具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；
3、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；
4、体积小、重量轻、出力大；
5、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；
6、无级调速，调速范围广，过载能力强；
7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；
8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%。
9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；
10、耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；
11、不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；
12、根据需要可选梯形波磁场电机和正弦波磁场电机。
应用
无刷直流电机的应用十分广泛，如汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等等。总的来说，无刷直流电机可以分为以下三种主要用途：
持续负载应用：主要是需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域，比如风扇、抽水机、吹风机等一类的应用，这类应用成本较低且多为开环控制。
可变负载应用：主要是转速需要在某个范围内变化的应用，对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干机和压缩机就是很好的例子，汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发动机控制等，这类应用的系统成本相对更高些。
定位应用：大多数工业控制和自动控制方面的应用属于这个类别，这类应用中往往会完成能量的输送，所以对转速的动态响应和转矩有特别的要求，对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。
实用性新型无刷电机是与电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展紧密联系的。它不仅限于交直流领域，还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域。在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的，但性能优良的无刷电机因受到价格的限制，其应用还不十分广泛。下面分别就主要的新型无刷电机进行探索与研究。
无刷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的定子是永磁体，所以不需要电流励磁。
相比之下，有刷直流电动机由于需要励磁绕组，所以效率较低，热损耗也较大。
因此，无刷电机的效率更高，运行更为可靠。
绛旓細姝ヨ繘鐢垫満鍜鏃犲埛鐢垫満鏄涓ょ涓嶅悓鐨勭數鏈虹被鍨嬶紝涓昏鍖哄埆濡備笅锛氬伐浣鍘熺悊锛氭杩涚數鏈烘槸涓绉嶅畾瑙掑害杩愬姩鐨勭數鏈猴紝閫氳繃鏂藉姞鑴夊啿淇″彿鏉ユ帶鍒惰浆瀛愮殑浣嶇疆锛屾瘡鎺ユ敹鍒颁竴涓剦鍐蹭俊鍙凤紝杞瓙灏变細杞姩涓涓浐瀹氱殑瑙掑害銆傝屾棤鍒风數鏈烘槸涓绉嶅熀浜庣數瀛愭崲鍚戞妧鏈殑鐢垫満锛岄氳繃鐢靛瓙鎺у埗鍣ㄦ潵瀹炵幇杞瓙鐨勬崲鍚戯紝浠庤屽疄鐜拌浆瀛愮殑杩炵画鏃嬭浆銆傛帶鍒舵柟寮忥細...
绛旓細璇︾粏瑙ｉ噴 鏈夊埛鐢垫満鍐呴儴鍖呭惈鐢靛埛鍜屾崲鍚戝櫒杩欎袱涓叧閿儴浠躲傜數鍒锋槸涓绉嶇⒊鍒跺搧锛岄氳繃涓庢崲鍚戝櫒鐨勬帴瑙﹀拰鍒嗙鏉ユ帶鍒剁數娴佺殑鏂瑰悜銆傝屾崲鍚戝櫒鍒欐槸涓绉嶇敤浜庢敼鍙樼數娴佹柟鍚戠殑瑁呯疆銆傜敱浜庢湁鍒鐢垫満鐨宸ヤ綔鍘熺悊渚濊禆浜庣墿鐞嗘帴瑙︼紝鍥犳浼氫骇鐢熸懇鎿︼紝闇瑕佸畾鏈熺淮鎶ゃ鏃犲埛鐢垫満鍒欓氳繃鐢靛瓙鎹㈠悜鍣ㄦ潵瀹炵幇鐢垫祦鐨勬崲鍚戙傝繖绉嶇數鏈哄唴閮ㄤ笉鍐嶄娇鐢ㄤ紶缁...
绛旓細鍖哄埆涓銆佸伐浣鍘熺悊涓嶅悓 鐩存祦鏃犲埛鐢垫満宸ヤ綔鍘熺悊锛鐢靛姩鏈虹殑杞瓙涓婄矘鏈夊凡鍏呯鐨勬案纾佷綋 锛岀敤浠ユ娴嬬數鍔ㄦ満杞瓙鐨勬瀬鎬э紝椹卞姩鍣ㄥ垯鎺у埗鐢靛姩鏈虹殑鍚姩銆佸仠姝㈠拰鍒跺姩锛涙帶鍒堕嗗彉妗ュ悇鍔熺巼绠＄殑閫氭柇锛屼骇鐢熻繛缁浆鐭╋紱鎺у埗鍜岃皟鏁磋浆閫熶互鍙婃彁渚涗繚鎶ゅ拰鏄剧ず绛夌瓑銆傜洿娴佹湁鍒风數鏈哄伐浣滃師鐞嗭細鐢垫満杞姩鏃讹紝纰宠川鐨勭數鍒峰湪鎹㈠悜鍣ㄤ笂婊戝姩锛屼骇鐢...
绛旓細鍏跺伐浣鍘熺悊涓哄埄鐢ㄧ數鍒锋妸杞瓙鐨勭數娴佷笌璋冨帇瑁呯疆杩炴帴锛岃捣鍒拌皟鍘嬩綔鐢ㄣ傝屾湁鍒风數鏈烘渶澶х殑浼樺娍灏辨槸缁撴瀯绠鍗曪紝鎴愭湰鏇翠綆锛屼笖璧锋涓庡埗鍔ㄦ晥鏋滄洿濂姐傝屽湪浣庨熺姸鎬佷笅锛屾湁鍒鐢垫満鐨鎵姏鎬ц兘浼樺紓銆佽浆鐭╂洿澶с備笉杩囧叾缂虹偣涔熷緢鏄庢樉锛岀⒊鍒风（鎹熷揩锛岄渶瑕佺粡甯哥淮鎶ゃ傚彟澶栵紝涓鏃犲埛鐢垫満鐩告瘮锛屽叾鍣煶鏇村ぇ锛屾晥鑳芥洿浣庛傛渶鍚庯紝鍏跺彈...
绛旓細涓夌浉鏃犲埛鐩存祦鐢垫満鏄竴绉嶇壒娈婄殑鐢靛姩鏈猴紝瀹冪殑宸ヤ綔鍘熺悊鏄鍒╃敤鐢电鎰熷簲鍘熺悊鏉ラ┍鍔ㄨ浆瀛愭棆杞殑銆傚叿浣撴潵璇达紝涓夌浉鏃犲埛鐩存祦鐢垫満鐢变笁鐩镐氦娴佺數婧愰┍鍔紝鐢垫簮浜ゆ祦鐢垫祦閫氳繃鐢垫満鐨涓変釜鐩哥粫缁勶紝鍦ㄤ笁涓浉缁曠粍鍐呬骇鐢熺數纾佹劅搴斿姏銆傝繖浜涚數纾佹劅搴斿姏鍙互浣胯浆瀛愪笂鐨勫甫鏈夌閾佺殑杞瓙閾佽姱鏃嬭浆銆備笁鐩告棤鍒风洿娴佺數鏈烘病鏈夊埛瀛愮粨鏋勶紝鎵浠鏃犲埛鐢垫満...
绛旓細姹借溅鏃犲埛鐢垫満鏄涓绉嶉潪甯稿父瑙佺殑椹卞姩鐢垫満銆傚畠鐨勫伐浣滃師鐞嗗熀浜庢棤鍒风洿娴鐢垫満鐨勫師鐞銆傝繖绉嶇數鏈烘病鏈夊浐瀹氱殑鍒峰瓙鏉ヤ紶杈撶數娴佸埌杞瓙涓娿傜浉鍙嶏紝瀹冧娇鐢ㄥ浐瀹氬湪杞瓙涓婄殑鐢垫瀬鏉ヤ骇鐢熺數纾佸姏銆傚綋鐢垫祦娴佽繃瀹氬瓙绾垮湀鏃讹紝瀹冧骇鐢熶簡纾佸満銆傝繖涓鍦轰細鍦ㄨ浆瀛愪笂鐨勭數鏋佷笂浜х敓鐢电鍔涳紝杩涜屽甫鍔ㄨ浆瀛愯浆鍔ㄣ備紭鐐规槸锛氱粨鏋勭畝鍗曪紝娌℃湁鍒峰瓙纾ㄦ崯鐨...
绛旓細浜屻佹棤鍒风數鏈哄伐浣鍘熺悊 鏃犲埛鐢垫満閲囧彇鐢靛瓙鎹㈠悜锛岀嚎鍦堜笉鍔紝纾佹瀬鏃嬭浆銆傛棤鍒风數鏈猴紝鏄娇鐢ㄤ竴濂楃數瀛愯澶囷紝閫氳繃闇嶅皵鍏冧欢锛屾劅鐭ユ案纾佷綋纾佹瀬鐨勪綅缃紝鏍规嵁杩欑鎰熺煡锛屼娇鐢ㄧ數瀛愮嚎璺紝閫傛椂鍒囨崲绾垮湀涓數娴佺殑鏂瑰悜锛屼繚璇佷骇鐢熸纭柟鍚戠殑纾佸姏锛屾潵椹卞姩鐢垫満銆傛秷闄や簡鏈夊埛鐢垫満鐨勭己鐐广傝繖浜涚數璺紝灏辨槸鐢垫満鎺у埗鍣ㄣ鏃犲埛鐢垫満鐨鎺у埗鍣紝杩...
绛旓細宸ヤ綔鍘熺悊 鏃犲埛浜ゆ祦鍙鐢垫満鐨宸ヤ綔鍘熺悊鏄瀵瑰姳纾佹満鍦ㄥ畾瀛愪笂鐨勫姳纾佺粫缁勬彁渚涘姳纾侊紝鍏惰浆瀛愮數鏋㈢粫缁勫皢鍙戝嚭浜ゆ祦鐢碉紝缁忚繃鏁存祦鍚庡湪杞瓙鍚戜富鍙戠數鏈哄湪杞瓙鐨勫姳纾佺粫缁勪緵鐢碉紝浠庤屼娇涓诲彂鐢垫満鍦ㄥ畾瀛愮殑鐢垫灑缁曠粍鎰熷簲鍑烘墍闇鐨勪氦娴佺數鏉ャ傝繖灏辨槸涓鑸氦娴佸彂鐢垫満鐨勨滄棤鍒封濆伐浣滃師鐞嗐傜劧鑰岋紝妤间富鎵璇寸殑鏄滃皬鍨嬧濅氦娴佸彂鐢垫満锛岃屼笖涓...
绛旓細姝ヨ繘鐢垫満鍜鏃犲埛鐢垫満鏄涓ょ涓嶅悓鐨勭數鏈虹被鍨嬶紝涓昏鍖哄埆濡備笅锛氬伐浣鍘熺悊锛氭杩涚數鏈烘槸涓绉嶅畾瑙掑害杩愬姩鐨勭數鏈猴紝閫氳繃鏂藉姞鑴夊啿淇″彿鏉ユ帶鍒惰浆瀛愮殑浣嶇疆锛屾瘡鎺ユ敹鍒颁竴涓剦鍐蹭俊鍙凤紝杞瓙灏变細杞姩涓涓浐瀹氱殑瑙掑害銆傝屾棤鍒风數鏈烘槸涓绉嶅熀浜庣數瀛愭崲鍚戞妧鏈殑鐢垫満锛岄氳繃鐢靛瓙鎺у埗鍣ㄦ潵瀹炵幇杞瓙鐨勬崲鍚戯紝浠庤屽疄鐜拌浆瀛愮殑杩炵画鏃嬭浆銆傛帶鍒舵柟寮忥細...
绛旓細鏃犲埛鐩存祦鐢垫満閫氬父鐢辩數瀛愬厓鍣ㄤ欢锛堜緥濡傚姛鐜嘙OSFET銆両GBT銆侀泦鎴愮數璺瓑锛夈佽浆瀛愩佸畾瀛愬拰浼犳劅鍣ㄧ粍鎴愩傚湪杩愯鏃讹紝鎺у埗鍣ㄥ悜鐢垫満鐨瀹氬瓙閫氱數锛屽苟灏嗙數娴佽皟鑺備负涓涓壒瀹氱殑娉㈠舰銆備紶鎰熷櫒鐢ㄤ簬鐩戞祴鐢垫満鐨勪綅缃拰閫熷害锛屽苟灏嗕俊鎭弽棣堢粰鎺у埗鍣紝浠ヤ究鎺у埗鍣ㄥ彲浠ヨ皟鑺傜數娴佺殑鐩镐綅鍜屽ぇ灏忔潵鎺у埗鐢垫満鐨勮浆閫熷拰杞悜銆
