无刷直流电机工作原理：【图文讲解】

电动机 (俗称马达) 是机械能与电能之间转换装置的通称。可以分为电动机和发电机.一般称电机时就是指电动机。这个在日常应用中，比较多见，比如机器人，手机，电动车等。

直流电机：分为有刷直流电机（BDC）和无刷直流电机（BLDC）, 具有不同的原理和结构.

BDC：Brush Direct Current

BLDC：BrushLess Direct Current

1：有刷电机

电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是靠随电机转动的换相器和碳刷来完成的。有刷电机力气相对无刷电机要大，线较少，就一根正负和一根负极线。如果电机反转，只要将两根线的位置对调一下就可以完成。在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别，最简便的辨别方法就是：有刷电机有碳刷，无刷电机没有碳刷。但有刷电机噪音较大。

2：无刷电机

无刷电机由控制器提供不同电流方向的直流电，来达到电机里面线圈电流方向的交替变化。无刷电机的转子和定子之间没有碳刷和换相器

3：有刷和无刷电机区别

有刷电机：

1：寿命长，噪声低，效率高

2：成本高，控制复杂

3：通过PWM，变频调速

4：永磁体构成定子, 电磁线圈组成转子

无刷电机：

1：启动转矩大

2：换向时易产生火花，寿命短

3：改变输入电压大小，变压调速

4：永磁体构成转子, 电子线圈组成定子

4：有刷电机工作原理

有刷电机采用机械换向，磁极不动，线圈旋转。电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。

　　在有刷电机中，这个过程是将各组线圈的两个电源输入端，依次排成一个环，相互之间用绝缘材料分隔，组成一个象圆柱体的东西，与电机轴连成一体，电源通过两个碳元素做成的小柱子（碳刷），在弹簧压力的作用下，从两个特定的固定位置，压在上面线圈电源输入环状圆柱上的两点，给一组线圈通电。

　　随着电机转动，不同时刻给不同线圈或同一个线圈的不同的两极通电，使得线圈产生磁场的N-S极与最靠近的永磁铁定子的N-S极有一个适合的角度差，磁场异性相吸、同性相斥，产生力量，推动电机转动。碳电极在线圈接线头上滑动，象刷子在物体表面刷，因此叫碳“刷”。

　　相互滑动，会摩擦碳刷，造成损耗，需要定期更换碳刷；碳刷与线圈接线头之间通断交替，会发生电火花，产生电磁破，干扰电子设备。

5：无刷电机工作原理

　无刷电机采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷电机，是使用一套电子设备，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，根据这种感知，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力，来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。

　　这些电路，就是电机控制器。无刷电机的控制器，还可以实现一些有刷电机不能实现的功能，比如调整电源切换角，制动电机，使电机反转，锁住电机，利用刹车信号，停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁，就充分利用了这些功能。

　　无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

三根连出线为ABC，或UVW，其实是一回事，叫法不同而已。
6步换向就是三根连出线通电的过程，分别是AC，AB，CB，CA，BA，BC。AC表示电流从A流到C，CA表示电流从C流到A，其他的类推。

为什么是这样呢，其实你用手比划一下就知道了，想像以下你的手就是转子，首先大拇指作为上桥接通，放在A，食指作为下桥接通放在C，第2步时，将食指从C挪到B，第3步时大拇指从A挪到C，第4步食指从B到A，然后依次比划一下就明白了，很简单的，你的手就转起来了。按照这个方式通电，电机就依次转起来了。

通电的过程也很简单，一共有3个半桥，分别对应ABC三路，
上臂导通为高电平输出，
下臂导通为低电平输出，
截止状态时，两臂均关断，
两臂均导通是非法状态，因为这样会把电源对地短路。

高电平时，字母在前面，低电平时字母在后面。半桥截止则不写字母。
如：AC就是A桥输出高，C桥输出低，电流从A流向C。其余状态依此类推。６步之后，一个循环结束，重新开始。
如此电机就可以旋转起来了。

那么我们做控制的时候，其实就是控制三个臂，共６个MOS管的输入电平，让其按照下图工作即可。画出了３个周期的６步换向波形。