直流无刷电机基础（一）

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## 一、什么是直流无刷电机

无刷直流电机（BLDC，Brushless DC Motor）是一种不使用电刷进行换向的直流电机，无刷指的即是无电刷。相比传统有刷电机，需要通过电子控制实现换向，无刷电机不需要使用电刷进行换向，从而消除了电刷的磨损问题，提高了电机的效率和寿命。

## 二、无刷电机的构成

直流无刷电机主要由以下部分组成：

**定子**：通常由硅钢片叠压而成，固定在电机外壳上，负责产生旋转磁场，可配置为单相、两相和三相，其中目前以三相居多。同时又有两种不同类型的定子绕组形式：梯形和正弦电机。以定子绕组中线圈的互连方式为依据来区分这两种电机,不同的连接方式会产生不同类型的反电动势。梯形电机具有梯形的反电动势, 正弦电机具有正弦形式的反电动势，**其中反电动势为正弦的电机适合使用FOC控制，反电动势为梯形的电机适合方波控制**。



**转子**：采用永磁体（钕铁硼、钐钴等高性能磁材）制成，不同的磁性材料产生的磁场密度不同，生成的扭矩也会不同


**位置传感器**：霍尔传感器、光电编码器或旋转变压器等，目前从成本上考虑使用最多的为霍尔传感器，BLDC 电机的换向是以电子方式控制的。要使 BLDC 电机转动,必须按一定的顺序给定子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得 电,知道转子的位置很重要。转子的位置由定子中嵌入的霍尔效应传感器检测。多数BLDC电机在其非驱动端上的定子中嵌入了三个霍尔传感器。每当转子磁极经过霍尔传感器附近时,它们便会发出一 个高电平或低电平信号,表示北磁极或南磁极正经过该传感器。根据这三个霍尔传感器信号的组合,就能决定换向的精确顺序。


**电子换向器**：由功率开关器件和控制器组成

## 三、BLDC与其他电机的比较



## **四、 典型应用**

* **工业**：CNC机床、机器人、泵类驱动
* **消费电子**：四轴飞行器、电动工具、电脑散热风扇
* **汽车**：电动汽车驱动、电动助力转向（EPS）
* **家电**：空调压缩机、洗衣机、吸尘器
* **医疗**：牙科设备、人工心脏泵

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## **五、 总结**

直流无刷电机（BLDC）凭借**高效率、长寿命、精准控制**等优势，正逐步替代传统有刷电机，成为现代电机驱动的主流选择。但其**较高的成本和复杂的控制**也使其更适用于对性能要求较高的场合。

未来，随着**无传感器控制（Sensorless）**和**SiC/GaN功率器件**的发展，BLDC电机的性能和应用范围还将进一步扩大。
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