无刷直流电机的工作原理及主要结构

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。 无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机，又称无换向器电机。早在十九纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机，这种电动机得到了广泛的应用。但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。上世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。

无刷直流电机的工作原理

无刷直流电机具有独特的反电动势波形，使其行为类似于有刷直流 (BDC) 电机。洛伦兹力定律指出，当载流导体置于磁场中时，它就会受到力的作用。作为反作用力的结果，磁铁将受到相等且相反的力。在无刷直流电机中，载流导体是静止的，而永磁体在运动。

当定子线圈从源头获得电源时，它变成电磁体并开始在气隙中产生均匀场。虽然电源是直流，但开关使产生梯形交流电压波形。由于电磁定子和永磁转子之间的相互作用力，转子继续旋转。随着绕组切换为高、低信号，相应的绕组作为北极和南极通电。具有北极和南极的永磁转子与定子极对齐，从而导致电机旋转。

无刷直流电机不能直接依靠直流电压源运行。它有一个带永磁体的转子，一个带绕组和电子换向的定子。通常，三个霍尔传感器用于检测转子位置，并根据霍尔传感器输入执行换向。电机由矩形或梯形电压冲程以及给定的转子位置驱动。必须在相之间正确施加电压冲程，以便定子磁通和转子磁通之间的角度保持接近 90°，以产生最大扭矩。

无刷直流电机的主要结构

无刷直流电机结构与有刷电机正好相反，无刷电机中，换相的工作交由控制器中的控制电路(一般为霍尔传感器+控制器，更先进的技术是磁编码器)来完成。BLDC电机中的“BL”意为“无刷”，就是DC电机(有刷电机)中的“电刷”没有了，以电子换向器取代了机械换向器。

无刷电机中，通过霍尔传感器，感知永磁体磁极的位置，再根据这种感知，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力，来驱动电机。 通过刷电机的控制器，还可以实现一些有刷电机不能实现的功能，比如调整电源切换角，制动电机，使电机反转，锁住电机，利用刹车信号，停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁，就充分利用了这些功能。

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