關于直流無刷電機原理詳解及應用
1.簡介
本文要介紹電機種類中發展快速且應用廣泛的無刷直流電機(www.gudehu.cn)(以下簡稱BLDC)。BLDC被廣泛的用于日常生活用具、汽車工業、航空、消費電子、醫學電子、工業自動化等裝置和儀表。顧名思義，BLDC不使用機械結構的換向電刷而直接使用電子換向器，在使用中BLDC相比有刷電機有許多的優點，比如：
·能獲得更好的扭矩轉速特性;
·高速動態響應;
·高效率;
·長壽命;
·低噪聲;
·高轉速。
另外，BLDC更優的扭矩和外形尺寸比使得它更適合用于對電機自身重量和大小比較敏感的場合。在這篇應用筆記中將會對BLDC的結構、基本原理、特性和應用做一系列的探討。探討過程中可能用到的術語可以在附錄B"術語表"中找到相應的解釋。
2. BLDC結構和基本工作原理
BLDC屬于同步電機的一種，這就意味著它的定子產生的磁場和轉子產生的磁場是同頻率的，所以BLDC并不會產生普通感應電機的頻差現象。BLDC中又有單相、2相和
3相電機的區別，相類型的不同決定其定子線圈繞組的多少。在這里我們將集中討論的是應用最為廣泛的3相BLDC。
2.1 定子
BLDC定子是由許多硅鋼片經過疊壓和軸向沖壓而成，每個沖槽內都有一定的線圈組成了繞組，可以參見下圖。從傳統意義上講，BLDC的定子和感應電機的定子有點類似，不過在定子繞組的分布上有一定的差別。大多數的BLDC定子有3個呈星行排列的繞組，每個繞組又由許多內部結合的鋼片按照一定的方式組成，偶數個繞組分布在定子的周圍組成了偶數個磁極。
圖2.1.1. BLDC內部結構
BLDC的定子繞組可以分為梯形和正弦兩種繞組，它們的根本區別在于由于繞組的不同連接方式使它們產生的反電動勢(反電動勢的相關介紹請參加EMF一節)不同，分別呈現梯形和正弦波形，故用此命名了。梯形和正弦繞組產生的反電動勢的波形圖如下圖。
另外還需要對反電動勢的一點說明就是繞組的不同其相電流也是呈現梯形和正弦波形，可想而知正弦繞組由于波形平滑所以運行起來相對梯形繞組來說就更平穩一些。但是，正弦型繞組由于有更多繞組使得其在銅線的使用上就相對梯形繞組要多。
平時由于應用電壓的不同，我們可以根據需要選擇不同電壓范圍的無刷電機。48V及其以下應用電壓的電機可以用在汽車、機器人、小型機械臂等方面。100V及其以上電壓范圍的電機可以用在專用器具、自動控制以及工業生產領域。
2.2 轉子
定子是2至8對永磁體按照N極和S極交替排列在轉子周圍構成的(內轉子型)，如果是外轉子型BLDC那么就是貼在轉子內壁咯。如圖2.2.1所示;
