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杏悅注冊(cè)-平臺(tái)注冊(cè)在這個(gè)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)，有兩個(gè)永久性磁鐵，一個(gè)是N極，一個(gè)是S極。這種結(jié)構(gòu)屬于外轉(zhuǎn)子型的無(wú)刷電機(jī)，即電機(jī)的轉(zhuǎn)子在外面，而定子在內(nèi)部。如下圖所示：
電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)是線圈，也就是電磁鐵。定子在內(nèi)部是固定不動(dòng)的，那么，大家來(lái)想一下，如何才能讓這個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)呢？其實(shí)這個(gè)很容易想到，利用磁鐵異性相吸的原理，如果我給定子線圈通電如下所示，會(huì)發(fā)生什么情況呢？
很顯然，外面的轉(zhuǎn)子由于異性相吸的原理會(huì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，讓自己的N極靠近定子電磁鐵的S極，自己的S極靠近定子的N極。很簡(jiǎn)單吧。看他們慢慢的靠近了。
如果兩個(gè)磁極靠近了怎么辦呢？還能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？顯然他們不想繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)了。不過(guò)我們有辦法。我們讓下一個(gè)線圈通電，剛才這個(gè)線圈不通電，即上圖中標(biāo)B的線圈通電流。這樣永磁鐵就開始繼續(xù)趕路追尋下一個(gè)目標(biāo)了。如下圖所示。
這個(gè)過(guò)程就好比你拿了一個(gè)胡蘿卜去勾引一頭驢，你的胡蘿卜和驢以同樣的速度在運(yùn)動(dòng)，蠢驢永遠(yuǎn)也追不上胡蘿卜，但是蠢驢終歸是蠢驢，它會(huì)一直追下去。
就這樣，無(wú)刷電機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了，這當(dāng)然是無(wú)刷電機(jī)最簡(jiǎn)單、最基本的運(yùn)行原理而已。它是有明顯的缺點(diǎn)的，它轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)抖動(dòng)，一會(huì)快一會(huì)兒慢，就像這頭奔跑的蠢驢一樣，它看見胡蘿卜就跑，看不見的時(shí)候就不想跑，快追上胡蘿卜的時(shí)候跑得快，離胡蘿卜遠(yuǎn)的時(shí)候跑的慢，怎么辦呢？干脆在給這個(gè)驢后面放個(gè)鞭子，拿鞭子打它讓他趕緊的跑。于是乎就有了這樣的電機(jī)，如下圖所示。
在上圖中，前面一個(gè)電磁鐵線圈在勾引永磁鐵，后面一個(gè)電磁鐵線圈在推動(dòng)永磁鐵。就好像一頭驢，前面有吃的東西，后面有鞭子，你說(shuō)它跑還是不跑呢？這樣這頭蠢驢就開始賣力的馬不停蹄的奔跑了。。有人說(shuō)，哦，原來(lái)無(wú)刷電機(jī)這么簡(jiǎn)單??？No，No，No，這里面的關(guān)鍵技術(shù)是你怎樣讓內(nèi)部的定子線圈產(chǎn)生在合適的時(shí)間產(chǎn)生合適的電流？這簡(jiǎn)單嗎？其實(shí)沒(méi)有電力電子技術(shù)的支持一點(diǎn)也不簡(jiǎn)單啊。有同學(xué)又問(wèn)了，定子線圈怎么知道什么時(shí)候通什么電流，怎么知道驢什么時(shí)候追上來(lái)了，什么時(shí)候移動(dòng)胡蘿卜？其實(shí)我們?cè)跓o(wú)刷電機(jī)里面安裝了霍爾傳感器，霍爾傳感器能夠感受轉(zhuǎn)子永磁鐵的位置，也就是驢的位置，它能夠及時(shí)的把驢的位置報(bào)告給定子線圈控制器，控制器根據(jù)這個(gè)信息來(lái)控制定子內(nèi)部的線圈電流流向。就這樣無(wú)刷電機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了。我們可以看到，無(wú)刷電機(jī)的定子線圈內(nèi)部的電流其實(shí)也在不停的改變方向，所以其實(shí)是交流電，但是我們說(shuō)的是無(wú)刷直流電機(jī)啊，是的，我們用的是直流電源啊，直流電源通過(guò)無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器變成了交流電，這個(gè)過(guò)程其實(shí)是無(wú)刷電機(jī)的比較核心的技術(shù)。普通直流電機(jī)線圈內(nèi)部也是流通的交流電，但是普通電機(jī)是通過(guò)電刷和換向器的合作把直流電變成了交流電，電刷這個(gè)裝置像一個(gè)刷子一樣一直在摩擦，使得普通直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用壽命不夠長(zhǎng)，而無(wú)刷電機(jī)用的是電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電流的逆變（直流變交流），沒(méi)有了電刷這個(gè)結(jié)構(gòu)，所以叫做無(wú)刷電機(jī)。是一種技術(shù)的進(jìn)步。上個(gè)圖嚇唬一下你們。
怕不怕？不怕你給大家講講吧！我先講到這里吧。至于無(wú)刷電機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)合，其他人已經(jīng)回答的比較好了，我就不說(shuō)了。如果你對(duì)普通直流電機(jī)和交流電機(jī)也感興趣的話可以參考：直流電機(jī)和交流電機(jī)的原理和區(qū)別是什么？ - 詹姆斯艾倫的回答
首先，無(wú)刷直流電機(jī)是具有串勵(lì)直流電機(jī)起動(dòng)特性和并勵(lì)直流電機(jī)調(diào)速特性的梯形波/方波電機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)由電機(jī)本體、功率驅(qū)動(dòng)電路及位置傳感器三者組成。
無(wú)刷直流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、出力大和效率高等特點(diǎn)。隨著電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、控制理論及傳感器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，無(wú)刷直流電機(jī)的一般控制技術(shù)已日趨成熟，相關(guān)生產(chǎn)制造工藝和通用技術(shù)也均規(guī)范化，并形成了GJB1983—1984、GB/T21418—2008等一系列標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，其電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)能型驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制、無(wú)位置傳感器控制、弱磁調(diào)速等技術(shù)難題均得到了很好的研究和解決。
無(wú)刷直流電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)其無(wú)機(jī)械接觸式換相，取消了電刷，（也就是題主第一個(gè)疑問(wèn)）并將電樞繞組和永磁磁鋼分別放在定子和轉(zhuǎn)子側(cè)，成為“倒裝式直流電機(jī)”結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制，無(wú)刷直流電機(jī)必須具有由轉(zhuǎn)子位置傳感器和逆變器等共同構(gòu)成的換相裝置，如圖 所示。
無(wú)刷直流電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與普通同步電機(jī)或感應(yīng)電機(jī)相似。對(duì)于常用的三相無(wú)刷直流電機(jī)，其電樞繞組可以 Y 聯(lián)結(jié)或△聯(lián)結(jié)，但考慮到系統(tǒng)的性能和成本，目前應(yīng)用較多的是電樞繞組 Y 聯(lián)結(jié)、三相對(duì)稱且無(wú)中性點(diǎn)引出的電機(jī)。
無(wú)刷直流電機(jī)的繞組形式主要有整距集中繞組、整距分布式繞組、短距分布式繞組等。繞組形式的不同將影響電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)波形，進(jìn)而影響到電機(jī)的性能。一般來(lái)講，整距集中繞組能得到較好的梯形反電動(dòng)勢(shì)波形，短距繞組則有利于削弱轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有三種典型形式：表面粘貼式磁極、嵌入式磁極和環(huán)形磁極。永磁體材料主要有鋁鎳鈷、鐵氧體、釤鈷和釹鐵硼等，一些新的復(fù)合磁性材料也正逐漸被應(yīng)用到無(wú)刷直流電機(jī)中來(lái)。
無(wú)刷直流電機(jī)常用的位置傳感器有電磁式、光電式和磁敏式等。Hall 傳感器為磁敏式位置傳感器
的一種，其體積小、使用方便且價(jià)格低廉，在無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。特殊的集成電路則可將 Hall 傳感器等位置信號(hào)直接變成數(shù)字信號(hào)，便于無(wú)刷直流電機(jī)控制的數(shù)字化與智能化實(shí)現(xiàn)。
無(wú)刷電機(jī)在生活中的應(yīng)用還是很多的，只是你沒(méi)看到，或者你看見了，但沒(méi)認(rèn)出來(lái)而已。
一輛汽車內(nèi)部通常包括幾十到上百臺(tái)電機(jī)，隨著汽車向節(jié)能和環(huán)保方向的快速發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)在汽車中具有很好的應(yīng)用前景。電機(jī)除了可作為汽車驅(qū)動(dòng)的核心部件外，還可用在汽車空調(diào)、雨刮器、電動(dòng)車門、安全氣囊、電動(dòng)座椅等驅(qū)動(dòng)上。同時(shí)，在純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等驅(qū)動(dòng)中，無(wú)刷直流電機(jī)也得到了廣泛應(yīng)用。
典型應(yīng)用有機(jī)械臂控制、陀螺儀與舵機(jī)驅(qū)動(dòng)等，一般要求其具有良好的高速控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，所以相應(yīng)系統(tǒng)均通過(guò)閉環(huán)速度反饋進(jìn)行控制，且大多采用先進(jìn)控制算法。
變頻空調(diào)的興起使得無(wú)刷直流電機(jī)在空調(diào)驅(qū)動(dòng)中的市場(chǎng)份額正逐步提高。為了節(jié)約成本和提高變頻空調(diào)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，空調(diào)壓縮機(jī)中宜采用無(wú)位置傳感器控制方式，實(shí)際證明采用無(wú)位置傳感器控制后，不但系統(tǒng)體積得到減小，而且系統(tǒng)效率也得到了提高。盤式無(wú)刷直流電機(jī)（單定子或雙定子結(jié)構(gòu)）在VCD、DVD 等家用電器的主軸驅(qū)動(dòng)中也應(yīng)用廣泛。
同時(shí)，吸塵器、攪拌機(jī)、電吹風(fēng)機(jī)、攝像機(jī)和家用電風(fēng)扇等其他家用電器也正在逐步采用無(wú)刷直流電機(jī)代替先前使用較多的直流電機(jī)、單相異步電機(jī)和變壓變頻（VVVF）驅(qū)動(dòng)式異步電機(jī)。
計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和辦公自動(dòng)化設(shè)備用電機(jī)，絕大部分為先進(jìn)制造技術(shù)和新興微電子技術(shù)相結(jié)合的
高檔精密電機(jī)，是技術(shù)密集化產(chǎn)品。在硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器和軟盤驅(qū)動(dòng)器用的主軸電機(jī)，以及數(shù)碼相機(jī)、激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、錄音機(jī)、LD影碟機(jī)和碎紙機(jī)等辦公設(shè)備的驅(qū)動(dòng)中，無(wú)刷直流電機(jī)已有很好的應(yīng)用。
目前，在民用和軍用的機(jī)器人和機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用中，無(wú)刷直流電機(jī)所占比例較大。
無(wú)刷直流電機(jī)，英語(yǔ)縮寫為BLDC（Brushless Direct Current motor）。電機(jī)的定子是線圈（繞組），轉(zhuǎn)子是永磁體。根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置，利用單片機(jī)來(lái)控制每個(gè)線圈的磁極變化，從而使轉(zhuǎn)子在磁極同極相斥，異極相吸的原理下轉(zhuǎn)動(dòng)。
如下圖?？梢詫⒕€圈理解成長(zhǎng)得像彈簧一樣的東西。根據(jù)初中學(xué)過(guò)的右手法則可知，當(dāng)電流從該線圈的上到下流過(guò)的時(shí)候，線圈上面的極性為N，下面的極性為S。
現(xiàn)在再弄一根這樣的線圈。然后擺弄一下位置。這樣如果電流通過(guò)的話，就能像有兩個(gè)電磁鐵一樣。
無(wú)刷直流電機(jī)之所以既能用直流電，又不用電刷，是因?yàn)橛袀€(gè)電路專門來(lái)控制它各線圈的電流流動(dòng)方向。這個(gè)電流換向電路最主要的部件是FET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管，F(xiàn)ield-Effect Transitor）?？梢园袴ET看作是開關(guān)。下圖簡(jiǎn)單地將FET標(biāo)為F0～F5。FET的“開合”是由單片機(jī)控制的。
FET的“開合”是由單片機(jī)控制的。最常用的電流換向順序是six-step commutation。如下表。
根據(jù)物理的常識(shí)，磁極同極相斥。以N極為例，永磁體轉(zhuǎn)子在下圖180°的角度范圍內(nèi)斥力最大。S極同理。
由此疊加可得，永磁體轉(zhuǎn)子受力最大的區(qū)域是紫色的區(qū)域。對(duì)照電流換向表，推出其它的5種情況如下圖所示。
然后加上永磁體轉(zhuǎn)子，就能理解無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)情況了。如下圖，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
上面說(shuō)過(guò)，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)鍵是，等轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到合適的角度時(shí)，對(duì)通過(guò)線圈的電流進(jìn)行換向，從而使線圈端的磁極發(fā)生變化，對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生排斥力或者吸引力，令轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)下一個(gè)階段的角度。
那這個(gè)電流換向的時(shí)機(jī)應(yīng)該怎么把握呢？也就是說(shuō)，我要怎么樣知道現(xiàn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到什么位置？
這就需要用到霍爾傳感器（Hall sensor）。在無(wú)刷直流電機(jī)的內(nèi)部，都裝有霍爾傳感器，數(shù)量一般為3個(gè)。
霍爾傳感器通過(guò)霍爾效應(yīng)（Hall effect），能檢測(cè)出磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。根據(jù)高中物理所學(xué)的左手定則，在霍爾傳感器所在的回路中，磁場(chǎng)使帶電粒子的運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶電粒子“撞到”霍爾傳感器的兩邊，產(chǎn)生電位差。這時(shí)就可以用電壓計(jì)接到霍爾傳感器的兩邊，檢測(cè)出這種電壓變化，從而檢測(cè)出磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。原理如下圖所示。
根據(jù)HA，HB，HC是的上升沿，下降沿，可以知道轉(zhuǎn)子所處位置的角度。比如，若HA是下降沿，我們能夠知道轉(zhuǎn)子處于180度～240度（電氣角度）之間。使用3個(gè)霍爾傳感器時(shí)，分辨率是60度的電氣角度。
在本答案中舉例用電機(jī)中，電氣角度等于機(jī)械角度。根據(jù)永磁體轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)不同，電氣角度和機(jī)械角度的比例也會(huì)不同。
我們知道無(wú)刷直流電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子是受電磁鐵（線圈）的排斥力和吸引力而轉(zhuǎn)動(dòng)的。所以線圈通的電流越大，磁力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)得就越快。
因?yàn)榻拥碾娫词侵绷鞯?，所以我們通常用PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）來(lái)控制通過(guò)線圈電流的大小。PWM的簡(jiǎn)單原理如下。
所以給無(wú)刷直流電機(jī)通電的時(shí)候，用單片機(jī)不斷地控制FET的開合開合，能使線圈反復(fù)處于通電斷電，通電斷電的狀態(tài)。通電時(shí)間長(zhǎng)，線圈產(chǎn)生的電磁力就強(qiáng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)就快。
還記得上面的six-step commutation電流換向次序表嗎？根據(jù)電流換向次序表，再加上PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的情況，可以得到U、V、W各相通電的狀態(tài)如下圖所示。
永磁同步電機(jī)的孿生兄弟，他哥哥三條腿一張嘴，他一條腿一張嘴，他還有個(gè)沒(méi)有嘴巴的兄弟叫做步進(jìn)電機(jī)。
永磁同步電機(jī)是三相交流電驅(qū)動(dòng)，無(wú)刷直流電機(jī)用的是脈沖直流或者正弦波控制，這兩者都需要位置傳感器回饋確定轉(zhuǎn)子位置給出定子的勵(lì)磁電流，步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有位置傳感器，依次導(dǎo)通定子各個(gè)線圈讓轉(zhuǎn)子按固定角度轉(zhuǎn)動(dòng)。
先說(shuō)說(shuō)個(gè)人經(jīng)歷，再來(lái)談無(wú)刷電機(jī)。我是無(wú)人機(jī)從業(yè)者，接觸航模/無(wú)人機(jī)超過(guò)10年了，在這10年里跟無(wú)刷電機(jī)也打了10年的交道，由一開始創(chuàng)業(yè)做無(wú)人機(jī)整機(jī)到做電子調(diào)速器（電調(diào)）再到現(xiàn)在進(jìn)入上游做無(wú)刷電機(jī)，最終是電機(jī)+電調(diào)的動(dòng)力套整套解決方案。
有刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于控制。在汽車中，通常用于電動(dòng)側(cè)窗。由于成本低廉，所以它應(yīng)用范圍很廣，很多低端或者低價(jià)的動(dòng)力產(chǎn)品里都能見到它的身影。但是，由于電刷和換向器需要持續(xù)接觸，磨損快，需要定期更換。
步進(jìn)電機(jī)由電脈沖驅(qū)動(dòng)，每個(gè)脈沖使電機(jī)旋轉(zhuǎn)特定角度（步進(jìn)）。因此步進(jìn)電機(jī)方便精確控制，所以被廣泛用于位置調(diào)整。例如，用于控制傳真和打印機(jī)的進(jìn)紙，固定的進(jìn)紙長(zhǎng)度，很容易與脈沖計(jì)數(shù)相互關(guān)聯(lián)，并且可以輕松暫停，脈沖信號(hào)中斷時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)馬上停轉(zhuǎn)。
同步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)與電源電流的頻率同步，它常見用于驅(qū)動(dòng)微波爐中的旋轉(zhuǎn)托盤，驅(qū)動(dòng)電風(fēng)扇和洗衣機(jī)等。
顧名思義，無(wú)刷直流電機(jī)就是不使用電刷，沒(méi)有電刷，前面講了，電刷的存在會(huì)影響電機(jī)的壽命要定期跟換電刷，這種設(shè)計(jì)在一個(gè)重要方面不同于經(jīng)典的結(jié)構(gòu)-它不包含機(jī)械滑動(dòng)接觸或電刷。機(jī)械換向器的作用由一個(gè)電子電源電路接管，該電路在傳感器的幫助下跟蹤轉(zhuǎn)子的位置，表現(xiàn)為電子換向器的一種形式。
有刷電機(jī)的工作原理是通過(guò)電刷將電流通過(guò)換向器傳遞到轉(zhuǎn)子上的線圈中。那無(wú)刷電動(dòng)機(jī)如何將電流傳遞到轉(zhuǎn)子線圈呢？它的線圈不在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子是永磁體；它的線圈不旋轉(zhuǎn)，固定在定子上；由于線圈不動(dòng)，因此不需要電刷和換向器。
無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子是永磁體，通過(guò)改變周圍的固定線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。要控制旋轉(zhuǎn)，可以調(diào)整流入這些線圈的電流的大小和方向。因?yàn)檗D(zhuǎn)子上無(wú)線圈，所以不需要電刷和換向器。
考慮電刷和無(wú)刷換向器系統(tǒng)的影響和它們之間的區(qū)別，特別是直流電機(jī)的使用壽命，由于滑動(dòng)觸點(diǎn)或電刷是機(jī)械操作的物理部件，因此它們經(jīng)常磨損，因此，它們的使用壽命是有限的，高轉(zhuǎn)速也會(huì)對(duì)電刷的使用壽命產(chǎn)生重大影響。另一方面，無(wú)刷直流電機(jī)的使用壽命僅受其內(nèi)部集成的滾珠軸承的限制，在相對(duì)可靠的程度上進(jìn)行運(yùn)行。由于沒(méi)有機(jī)械摩擦，換向器上不會(huì)形成火花，從而防止電刷起火的危險(xiǎn)。電刷還具有在特定環(huán)境條件下限制使用的效果。例如，在高真空應(yīng)用中，只能考慮無(wú)刷直流電機(jī)。
由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的諸多性能優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在眾多的工業(yè)領(lǐng)域中，無(wú)刷電機(jī)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了許多新興行業(yè)和子領(lǐng)域。在機(jī)器人、航模、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
