BLDC 直流无刷电机工作原理

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汽车微电机系统由微电机、齿轮箱、微执行器、微传感器、微控制器等部件组成。其中微电机用于实现机电信号或能量的检测、解析运算、放大、执行或转换等功能。可以搭配各种齿轮箱以达到改变输出速度和转矩的目的。汽车微电机系统的电机一般分为有刷电机和无刷电机,今天来了解一下直流无刷电机的相关知识。

一、什么是直流无刷电机
直流无刷电机(Brushless DC Motor,简称BLDC)是一种不使用机械换向触头(碳刷)的直流电机,而是通过电子控制器实现换向取代传统带碳刷的直流电机,所以又被称为电子式可调速直流电动机或电子式换向直流电机。

特点:
外特性好,能够在低速下输出大转矩,使得它可以提供大的起动转矩;速度范围宽,任何速度下都可以全功率运行;效率高、过载能力强,使得它在拖动系统中有出色的表现;再生制动效果好,由于它的转子是永磁材料,制动时电机可以进入发电机状态;体积小,功率密度高;无机械换向器,采用全封闭式结构,可以防止尘土进入电机内部,可靠性高;比异步电机的驱动控制简单。

工作原理:
无刷直流电机的定子是线圈绕组电枢,转子是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流,则电机只能产生不变的磁场,电机不能转动起来,只有实时检测电机转子的位置,再根据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流,使定子产生方向均匀变化的旋转磁场,电机才可以跟着磁场转动起来。


如下图所示为无刷直流电机的转动原理示意图,为了方便描述,电机定子的线圈中心抽头接电机电源 POWER,各相的端点接功率管,位置传感器导通时使功率管的 G极接 12V,功率管导通,对应的相线圈被通电。由于三个位置传感器随着转子的转动,会依次导通,使得对应的相线圈也依次通电,从而定子产生的磁场方向也不断地变化,电机转子也跟着转动起来,这就是无刷直流电机的基本转动原理——检测转子的位置,依次给各相通电,使定子产生的磁场的方向连续均匀地变化。