直流無刷電機(jī)線怎么接線圖(直流無刷電機(jī)線路圖)

前沿拓展：

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01 無刷直流電機(jī)的概念

無刷直流電機(jī)（BLDC）即無電刷和換向器的電機(jī)，又稱無換向器電機(jī)或同步直流電機(jī)。BLDC輸入端為直流電，但本質(zhì)上其實(shí)是通過循環(huán)切換逆變器主開關(guān)實(shí)現(xiàn)了交流電的效果，使線圈繞組產(chǎn)生變化的磁場，并讓電機(jī)轉(zhuǎn)子受連續(xù)的轉(zhuǎn)矩作用而持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

BLDC可以根據(jù)定子繞組的數(shù)量配置為單相、兩相和三相，我們平時(shí)接觸到的最多的是三相電機(jī)，上圖是一款三相無刷直流電機(jī)的拆解示意圖。

02 無刷直流電機(jī)的應(yīng)用

據(jù)估計(jì)，2022年BLDC電機(jī)市場規(guī)模將達(dá)到197.6億美元左右，隨著BLDC電機(jī)技術(shù)趨于成熟，BLDC電機(jī)已經(jīng)在軍事、航空、工業(yè)、汽車、民用控制系統(tǒng)，以及家電等領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。多見低壓小功率器件，比如小型機(jī)器人、無人機(jī)、電動(dòng)自行車、吸塵器、電動(dòng)工具等。

下面舉幾個(gè)熱門應(yīng)用。

吸塵器/吹風(fēng)機(jī)：提到吹風(fēng)機(jī)或吸塵器，大家耳熟能詳?shù)钠放凭褪谴魃―yson）。戴森吹風(fēng)機(jī)所宣傳的“跨時(shí)代黑科技”V9智能數(shù)字電機(jī)比傳統(tǒng)電機(jī)更小，更輕，轉(zhuǎn)速更快。

戴森數(shù)字馬達(dá)

不用碳刷，電機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)可達(dá)110000次，并且該電機(jī)比其他電機(jī)更小巧輕便。在戴森的數(shù)字電機(jī)采用的電機(jī)是“single-phase brushless DC motor”，本質(zhì)上就是一款BLDC電機(jī)。

戴森數(shù)字馬達(dá)

無人機(jī)/云臺：

無人機(jī)電機(jī)控制的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)速和方向控制，最熱門的無人機(jī)非大疆莫屬。下圖是無人機(jī)Spark的拆解圖，可見四個(gè)角端的BLDC電機(jī)。

大疆Spark系列無人機(jī)拆解圖

類似的應(yīng)用還有云臺。

一款云臺用BLDC電機(jī)拆解圖

電動(dòng)工具：

生活中常見的手持電動(dòng)工具，例如博世的電動(dòng)扳手、電鉆等。無刷直流電機(jī)的節(jié)能和高效率，再加上手持式的電動(dòng)工具的成本也在持續(xù)下降，所以更多使用BLDC電機(jī)的電動(dòng)工具發(fā)展迅速，最有名的國際大廠例如博世（Bosch）、德偉（Dewalt）、美沃奇（Milwaukee）等。

03 無刷直流電機(jī)的構(gòu)成

簡單介紹下BLDC的組成結(jié)構(gòu)。

定子：

BLDC電機(jī)的定子由鑄鋼疊片組成，繞組置于沿內(nèi)部圓周軸向開鑿的槽中。定子與感應(yīng)電機(jī)的定子十分相似，但繞組的分布方式不同。多數(shù)BLDC電機(jī)都有三個(gè)星型連接的定子繞組。這些繞組中的每一個(gè)都是由許多線圈相互連接組成的。在槽中放置一個(gè)或多個(gè)線圈，并使它們相互連接組成繞組。沿定子圓周分布這些繞組，以構(gòu)成均勻分布的磁極。

轉(zhuǎn)子：BLDC電機(jī)采用永磁體做轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中是沒有線圈的，而轉(zhuǎn)子的南磁極和北磁極是交替排列的。另外，隨著軟磁材料技術(shù)的提高和價(jià)格的下降，轉(zhuǎn)子的材料也更多地采用高性能的釹鐵硼稀土材料制作永磁轉(zhuǎn)子，其較高的磁能積和穩(wěn)定的特性使BLDC電機(jī)擁有更好的機(jī)械特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，更高的效率和轉(zhuǎn)速范圍。這里引用Microchip對BLDC的一篇原理說明文件中的示意圖，下圖是轉(zhuǎn)子磁體橫截面的示意圖：

霍爾傳感器：

BLDC電機(jī)的控制最重要的是轉(zhuǎn)子位置的識別，位置識別的方法有兩種，一種是用位置傳感器來識別轉(zhuǎn)子的位置，即霍爾傳感器；另一種則無位置傳感器，是通過檢測反向電動(dòng)勢來識別轉(zhuǎn)子的位置。

對于有感BLDC電機(jī)來說，多數(shù)BLDC電機(jī)會(huì)在定子中嵌入三個(gè)霍爾傳感器。每次換向，都有一個(gè)繞組連到控制電源的正極（電流進(jìn)入繞組），第二個(gè)繞組連到負(fù)極（電流從中流出），第三個(gè)處于失電狀態(tài)。轉(zhuǎn)矩是由定子線圈產(chǎn)生的磁場和永磁體之間的相互作用產(chǎn)生的。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過霍爾傳感器附近時(shí)，傳感器就會(huì)發(fā)出高電平或低電平信號，表征南/北磁極正在經(jīng)過霍爾傳感器所感知的區(qū)域。霍爾傳感器輸出的信號之間相位偏移可以是60°或120°。

霍爾效應(yīng)：霍爾效應(yīng)在1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過一個(gè)位于磁場中的導(dǎo)體的時(shí)候，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電流方向及磁場方向均垂直的電勢差。且電勢差的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂直分量及電流的大小成正比。

拓展知識：