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Zui近有个项目用到了BLDC，正好我也对电机驱动很感兴趣。在这里整理一下学习笔记。

我们按电源种类和转动原理对电机进行了分类（图2）。让我们来简单看看各类电机的特点和用途吧。

图2：电机的主要类型

构造简单而又容易操控的DC电机（有刷电机）通常被用在家电产品的“光盘托盘的开闭”等用途上。或用在汽车的“电动后视镜的开闭、方向控制”等用途上。它既廉价又能用在多个领域上，但它也有缺陷。由于换向器会和电刷接触，它的寿命很短，必须定期更换电刷或保修。

步进电机会随着向其发出的电脉冲数旋转。它的运动量取决于向其发出的电脉冲数，适用于位置调整。在家庭中通常被用于“传真机和打印机的送纸”等。由于传真机的送纸步骤取决于规格（刻纹、细致度），随着电脉冲数旋转的步进电机非常便于使用。很容易解决信号一旦停止机器就会暂时停止的问题。

旋转数随电源频率变化的同步电机被用于“微波炉的旋转桌”等用途上。电机组里有齿轮减速器，可以得到适合加热食品的旋转数。感应电机也受电源频率的影响，但频率和旋转数不一致。以前这类AC电机被用在风扇或洗衣机上。

各式各样的电机活跃于多个领域。其中，BLDC电机（无刷电机）具有怎样的特点才会用途如此之广呢？

BLDC电机是如何旋转的

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。电刷在DC电机（有刷电机）里扮演的角色是通过换向器向转子里的线圈通电。那么没有电刷的BLDC电机是如何向转子里的线圈通电的呢？原来BLDC电动机电机采用永磁体来做转子，转子里是没有线圈的。由于转子里没有线圈，不需要用于通电的换向器和电刷。取而代之的是作为定子的线圈（图3）。

DC电机（有刷电机）中被固定的永磁体所制造出的磁场是不会动的，通过控制线圈（转子）在其内部产生的磁场来旋转。要通过改变电压来改变旋转数。BLDC电机的转子是永磁体，通过改变周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转。通过控制通向线圈的电流方向和大小来控制转子的旋转。

图3：BLDC电机的运转示意图。

BLDC电机将永磁体作为转子。由于无需向转子通电，不需要电刷和换向器。从外部对通向线圈的电进行控制。

1. 有刷电机中的电刷换向器存在火花、无线电干扰、噪声，因磨损而寿命短等问题。而无刷直流电机（BLDC）不用电刷换相，使用电子开关换相。

2. 硬件上，无刷电机主要采用三相逆变电路驱动

   

3. 无刷直流电机，是靠定子磁场和转子磁场间的作用力拉动转子转动的。每一个线圈按照右手定则可以判断出单个线圈的磁场方向，两个线圈就通过矢量合成判断出合磁场方向，这样，三个线圈绕组由电子开关元件按规律接通直流电源，形成旋转磁场，从而牵引着转子旋转，整个过程就像毛驴上吊一根胡萝卜一样。

1. 可以看到，转子在磁场中只有6个稳定状态，BLDC一般采用方波驱动，BLDC的转动实际上并不*滑，为了解决这个问题，就出现了多极（磁极对数）和多电机槽，比如两极BLDC，就从原本的360°里面“抖”6下，变成360°里面“抖”12下，极数越多越接**滑，类似于微积分思想。

2. 
   

直流无刷电机内部结构

直流无刷电机的结构图如下图所示(有槽、外转子、无传感器电机为例)：

上图无刷电机由前盖、中盖、磁铁、硅钢片、漆包线、轴承、转轴以及后盖组成。其中，磁铁、轴承、转轴组成电机的转子；硅钢片、漆包线组成电机的定子；前盖、中盖、后盖组成电机的外壳。重要组成说明如下表所示：

• 转子描述

直流无刷电机(BLDC)的转子由永磁体制成，多对磁极按照N极和S极交替排列(涉及极对数参数)。

• 定子描述

直流无刷电机(BLDC)的定子由硅钢片组成(如下图)，定子绕组置于沿内部轴轴向开凿的槽中(涉及铁芯极数(槽数N)参数)。每个定子绕组由许多线圈相互连接而成。常见的绕组分布呈三连接星型的方式。

三连接星型绕组线圈，按照线圈连接的方式，可将定子绕组分为梯形、正弦波绕组。两者的区别主要是产生的反电动势的波形。顾名思义：梯形定子绕组产生梯形的反电动势，正弦波绕组产生正弦波的反电动势。如下图所示：

PS：电机无负载供电时，通过示波器可测出波形。

直流无刷电机分类描述

直流无刷电机(BLDC)按照转子分布可分为内转子电机、外转子电机；按照驱动相可分为单相电机、两相电机、三相电机(使用Zui普遍)；按照是否装有传感器分为有感电机和无感电机等等；对于电机的分类有很多，篇幅原因，这里不作过来描述，感兴趣的兄弟可自行了解。

• 内、外转子电机描述

无刷电机根据转子和定子的排位结构，可分为外转子电机和内转子电机两种（如下图）。

无刷电机参数