高速无刷电机原理（无刷电机原理）

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1、无刷直流 (BLDC) 电机可以想象成与刷式直流电机截然相反，其中永久磁性在转子上，而绕线在定子上。因此，该电机没有刷子和换向器，消除了与刷式直流电机产生火花相关的劣势。

2、该电机被称为直流电机，是因为其线圈通过直流电源驱动，而直流电源是按预定顺序的形式应用到不同的定子线圈。这一过程称为换向。但是，BLDC 并不恰当，因为该电机实际上属于交流电机。在电路循环过程中，每个线圈中的电流正负交替。定子一般是凸极结构，旨在产生梯形反电动势波形，尽可能符合所应用的换向电压波形。但是实际上很难做到，产生的反电动势波形通常更像正弦，而非梯形。因此，PMSM 电机使用的许多控制技术（如场定向控制）同样适用于 BLDC 电机。

3、对 BLDC 电机的另一个误解是关于其如何驱动。不同于开环步进应用中驱动的定子线圈决定转子位置，在 BLDC 电机中，转子位置决定要驱动哪个定子线圈。定子磁通矢量位置必须与转子磁通矢量位置保持同步（而非相反），以使电机操作顺畅。要实现这一目的，需要了解转子位置来确定要驱动的定子线圈。现有多种技术可实现这一目的，但最常用的技术是使用霍尔效应传感器监控转子位置。遗憾的是，这些传感器及其相关连接器和线束会增加系统成本，并降低可靠性。

4、为减少这些问题，已有多种技术开发出来用于消除这些传感器，进而实现无传感器操作。多数技术依靠在电机旋转时，从定子绕线的反电动势波形中提取位置信息。但是，依靠反电动势传感的技术在电机旋转缓慢或静止时便无用武之地，因为此时反电动势波形很弱或根本不存在。因此，我们不断开发新技术，以在低转速或零转速时从其它信号中获取转子位置信息。

5、BLDC 电机在效率额定值方面占绝对优势，一般可达到 95% 左右。当前对新非晶合金材料的研究正在将这一数字推向新高。已有报道称 100W 范围内效率为 96%。BLDC 电机还在争夺“世界最快电机”之称，部分电机速度可达到数十万 RPM（其中一项应用中已报道 400K RPM）。

6、最常用的 BLDC 电机拓扑使用 3 相定子结构。因此，标准的 6 晶体管反向器是最常用的功率级，如图所示。根据运行要求（含传感器与 无传感器、换向与 正弦、PWM 与 SVM 等），有很多方法可驱动晶体管来达到所需目标，不胜枚举。这对一般位于微处理器中的 PWM 发生器的灵活性提出了极高要求。好消息是，TI 的电机控制处理器可轻

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