直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor,简称 BLDCM) 顾名思义没有了直流有刷电机中的电刷和换向器等结构,因此线圈绕组不参与旋转,而是作为定子,永磁体作为转子,所以需要通过控制线圈电流方向来改变磁场方向从而使转子持续旋转,同步进电机不同的是,无刷电机绕组通常是 3 组,并且只有 3 个引出接线端子,一般为星形接法, 3 组线圈的起始端通过电机内部连接到一起,剩余的一端引出作为电机的引线。由于无刷电机的换向需要根据转子位置确定,因此一般无刷电机有霍尔传感器,用于提供转子位置信息,当然也不是必需的,还可以通过无感的方式,用仅有的 3 根电机线来分析和确定转子的位置、转速等信息。
直流无刷电机与直流有刷电机的特点
可以从图 a 与图 b 中看出有刷电机与无刷电机之间最大的结构区别在于: 无刷电机没有电刷以及换向器; 并且无刷电机的线圈绕组不参与旋转,而是作为定子,永磁体作为转子, 与有刷电机是相反的结构。
无刷电机其性能相比于有刷电机有很大优势, 由于没有了碳刷结构, 所以干扰小、 噪音低、 运转流畅、 高速而且寿命更长。缺点就是控制较为复杂、 成本比有刷电机贵。在四轴飞行器,汽车,工业工控上的应用非常广泛。 下面我们总结了关于直流有刷电机以及无刷电机的特点,如下表:
直流无刷电机的分类
无刷电机的分类方式有很多种,我们这里仅以驱动方式进行区分,如下图
下图中我们可以看到,直流无刷电机以驱动方式进行分类,可以分为:方波驱动以及正弦波驱动,其中方波驱动又分为:外转子式 BLDC、内转子式 BLDC;正弦波驱动分为:永磁同步电机(PMSM)。下面我们来看下这些电机的实物图:
外转式BLDC
上图中的无刷电机为外置式转子,即磁体做成的转子在外侧,内侧的定子是缠绕漆包线的硅钢叠片,主要应用于四轴飞行器等。
内转式BLDC
上图的的无刷电机类似步进电机的一种结构,即磁体转子在内侧,硅钢片定子在电机外侧。一般电机直径和长度越大,扭矩越大,有时还通过减速齿轮组来增大扭矩,在工业工控上的应用非常广泛。
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