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MicroChip AN885.pdf直流无刷电机原理讲解

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这是MicroChip AN885一篇介绍，对直流无刷的原理讲解的非常详细

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无刷直流电机原理 maxwell_lee, www.icefairy.cn 2009 年 7 月 12 日

无刷直流电机原理

(MicroChip AN885)

原作者：MicroChip

译者：MAXWELL LEE(宝宝)

时间：2009 年 7 月 12 日

当前版本：V0.01

申明：文章版权归原作者所有，业余翻译，仅供参考，对文章

中可能存在的翻译纰漏不承担任何连带责任！如果您有什么改进

的建议请 mail 至 ddu_studio@126.com 我会尽快纠正！谢谢！

无刷直流电机原理 maxwell_lee, www.icefairy.cn 2009 年 7 月 12 日

1. 简介

本文要介绍电机种类中发展快速且应用广泛的无刷直流电机（以下简称 BLDC）。BLDC

被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和

仪表。

顾名思义，BLDC 不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器，在使用中 BLDC

相比有刷电机有许多的优点，比如：

z 能获得更好的扭矩转速特性；

z 高速动态响应；

z 高效率；

z 长寿命；

z 低噪声；

z 高转速。

另外，BLDC 更优的扭矩和外形尺寸比使得它更适合用于对电机自身重量和大小比较敏

感的场合。

在这篇应用笔记中将会对 BLDC 的结构、基本原理、特性和应用做一系列的探讨。探

讨过程中可能用到的术语可以在附录 B“术语表”中找到相应的解释。

无刷直流电机原理 maxwell_lee, www.icefairy.cn 2009 年 7 月 12 日

2. BLDC 结构和基本工作原理

BLDC 属于同步电机的一种，这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频

率的，所以 BLDC 并不会产生普通感应电机的频差现象。BLDC 中又有单相、2 相和 3 相电

机的区别，相类型的不同决定其定子线圈绕组的多少。在这里我们将集中讨论的是应用最为

广泛的 3 相 BLDC。

2.1 定子

BLDC定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成，每个冲槽内都有一定的线圈组成

了绕组，可以参见

图 2.1.1。从传统意义上讲，BLDC的定子和感应电机的定子有点类似，

不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的BLDC定子有 3 个呈星行排列的绕组，每

个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成，偶数个绕组分布在定子的周围组成了

偶数个磁极。

图 2.1.1 BLDC 内部结构

BLDC的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组，它们的根本区别在于由于绕组的不同

连接方式使它们产生的反电动势（反电动势的相关介绍请参加EMF一节）不同，分别呈现

梯形和正弦波形，故用此命名了。梯形和正弦绕组产生的反电动势的波形图如

图 2.1.2和图

2.1.3

所示。

无刷直流电机原理 maxwell_lee, www.icefairy.cn 2009 年 7 月 12 日

图 2.1.2 梯形绕组的反电动势波形

图 2.1.3 正弦绕组的反电动势波形

另外还需要对反电动势的一点说明就是绕组的不同其相电流也是呈现梯形和正弦波形，

可想而知正弦绕组由于波形平滑所以运行起来相对梯形绕组来说就更平稳一些。但是，正弦

型绕组由于有更多绕组使得其在铜线的使用上就相对梯形绕组要多（？）。

平时由于应用电压的不同，我们可以根据需要选择不同电压范围的无刷电机。48V 及其

以下应用电压的电机可以用在汽车、机器人、小型机械臂等方面。100V 及其以上电压范围

的电机可以用在专用器具、自动控制以及工业生产领域。

2.2 转子

定子是 2 至 8 对永磁体按照N极和S极交替排列在转子周围构成的（内转子型），如果

是外转子型BLDC那么就是贴在转子内壁咯。如

图 2.2.1所示；

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