無刷直流電機(jī)(或簡稱 BLDC電機(jī))是一種采用直流電源并通過外部電機(jī)控制器控制實(shí)現(xiàn)電子換向的電機(jī)。不同于有刷電機(jī)，無刷直流電機(jī)依靠外部控制器來實(shí)現(xiàn)換向。簡言之，換向就是切換電機(jī)各相中的電流以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的過程。有刷電機(jī)是指具有物理電刷的電機(jī)，其每轉(zhuǎn)一次可實(shí)現(xiàn)兩次換向過程，而 BLDC 電機(jī)無電刷配備，因此而得名。由于其設(shè)計(jì)特性，無刷電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)量的換向磁極對(duì)。

　　與傳統(tǒng)有刷電機(jī)相比，無刷直流電機(jī)具有極大的優(yōu)勢(shì)。這種電機(jī)的效率通常可提高15-20%;沒有電刷物理磨損，因而能減少維護(hù);無論在什么額定速度下都可以獲得平坦的轉(zhuǎn)矩曲線。雖然無刷直流電機(jī)并不是新發(fā)明，但由于需要復(fù)雜控制和反饋電路，所以廣泛采用的進(jìn)展較為緩慢。然而，由于近期半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展、永磁體品質(zhì)提升，以及對(duì)更高效率不斷增長的需求，促使無刷直流電機(jī)在大量應(yīng)用中取代了有刷電機(jī)。無刷直流電機(jī)在許多行業(yè)找到了市場(chǎng)定位，包括白色家電、汽車、航空航天、消費(fèi)、醫(yī)療、工業(yè)化自動(dòng)設(shè)備和儀器儀表等。

　　隨著行業(yè)朝著需要在更多應(yīng)用中使用無刷直流電機(jī)的方向發(fā)展，許多工程師不得不將目光投向該技術(shù)。雖然電機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要素仍然適用，但添加外部控制電路也增加了另一系列需考慮的設(shè)計(jì)事項(xiàng)。在諸多設(shè)計(jì)問題中，最重要的一點(diǎn)是如何獲取電機(jī)換向的反饋。

　　在深入探索無刷直流電機(jī)反饋選項(xiàng)之前，先了解為什么需要它們至關(guān)重要。無刷直流電機(jī)可配置為單相、兩相和三相;其中最常用的配置為三相。相數(shù)與定子繞組數(shù)相匹配，而轉(zhuǎn)子磁極數(shù)根據(jù)應(yīng)用需求的不同可以是任意數(shù)量。因?yàn)闊o刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子受旋轉(zhuǎn)的定子磁極影響，所以須追蹤定子磁極位置，以有效驅(qū)動(dòng)三個(gè)電機(jī)相。為此，需使用電機(jī)控制器在三個(gè)電機(jī)相上生成六步換向模式。 這六步(或換向相)移動(dòng)電磁場(chǎng)，進(jìn)而使轉(zhuǎn)子永磁體移動(dòng)電機(jī)軸。

　　通過采用這種標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)換向序列，電機(jī)控制器即可利用高頻率脈寬調(diào)制 (PWM) 信號(hào)，有效降低電機(jī)承受的平均電壓，從而改變電機(jī)速度。 除此之外，這種設(shè)置通過讓一個(gè)電壓源用于各種各樣的電機(jī)，大大提升了設(shè)計(jì)靈活性，即使直流電壓源大大高出電機(jī)額定電壓的情況也不例外。為了讓此系統(tǒng)保持相對(duì)于有刷技術(shù)的效率優(yōu)勢(shì)，在電機(jī)和控制器之間需要安裝非常嚴(yán)格的控制回路。反饋技術(shù)的重要性就體現(xiàn)在這里;控制器要能保持對(duì)電機(jī)的精確控制，它必須始終掌握定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子的確切位置。預(yù)期和實(shí)際位置出現(xiàn)任何非對(duì)準(zhǔn)或相移可能會(huì)導(dǎo)致意想不到的情況及性能下降。針對(duì)無刷直流電機(jī)換向可采用許多方式來實(shí)現(xiàn)這種反饋，不過最常見的方式是使用霍爾效應(yīng)傳感器、編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。另外，某些應(yīng)用也會(huì)依靠無傳感器換向技術(shù)來實(shí)現(xiàn)反饋。

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