永磁無刷直流電機如何更科學的定義？

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隨著科技的進步，電動機越來越先進，最近正在學習電動機相關知識。遇到一個麻煩：我閱讀的了大量的關於永磁無刷直流電機的資料，但是其定義說法不一，使我迷茫了。我必須弄清它，這很關鍵，對我很重要。希望得到見解。多謝！

[永磁無刷直流電機的基本結構]

小混混所學的永磁無刷直流電機像醬樣子的，不知是否是題主所問的，這裡就簡單介紹一下上述這種永磁無刷直流電機。

（1）基本結構

上述的這種永磁無刷直流電機一般由電動機本體、電子開關線路和轉子位置感測器三部分組成，其系統構成如下圖所示。

直流電源通過開關線路向電動機定子繞組供電；
位置感測器檢測電動機的轉子位置，並提供信號控制開關線路中的功率開關器件，使之按照一定的規律導通和關斷，從而控制電動機的轉動；
轉子是由永磁材料製成的具有一定極數的永磁體，主要有表面式和內嵌式兩種結構，其中表面式最為常見；

[表面式+內嵌式]

定子是電動機的電樞，定子鐵心中安放著對稱的多相繞組，可接成星形或角形，各相繞組分別與電子開關線路中的相應開關器件相連接，電子開關線路有橋式和非橋式兩種。

（2）優點

永磁無刷直流電機利用電子開關線路和位置感測器來代替電刷和換向器，既具有直流電動機的運行特性，又具有交流電動機結構簡單、運行可靠、維護方便等優點，它的轉速不再受機械換向的限制，可以製成轉速高達每分鐘幾十萬轉的高速電動機。

（3）工作原理

[開環器件導通模式及工作原理]參考資料：

李發海, 電機學. 科學出版社[J]. 1981.

反電勢梯形波的永磁同步電機

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長文多圖慎入

永磁無刷直流電動機
概述：

永磁無刷直流電動機的結構
永磁無刷直流電動機一般由電動機本體、轉子位置感測器及固態電子開關電路相結合。
定子
圖一

1)
定子
定子由鑄鋼疊片組成，繞組置於沿內部圓周向的槽中，如上圖所示。定子與感應電動機的定子相似，但是繞組的分布方式不同。定子繞組中線圈的互聯方式不同產生不同類型的反電動勢波形。
有兩種類型的定子繞組：方波（梯形波）和正弦波。方波電動機一般被用為永磁無刷直流電動機；正弦波電動機一般被用為同步電動機。定子繞組可以有三相或更多相。
轉子

圖二

1)
轉子
轉子採用永磁體製成，可有2到8對磁極，南磁極和北磁極交替排列。如圖三，展示了不同磁體排列的橫截面。
轉子位置感測器
和有刷直流電機不同，永磁無刷直流電機的換向是以電子方式控制的。要使電機轉動，必須按一定的順序給定子繞組通電。為了確定按照通電順序哪一個繞組將得電，知道轉子的位置很重要。轉子的位置由定子中嵌入的霍爾效應感測器檢測。根據霍爾感測器的位置，有兩種輸出。霍爾感測器輸出信號之間的相移可以是60°或120°。電機製造商據此定義控制電機時應遵循的換向順序。
圖三

固態電子開關電路
用於控制電動機運轉。通過單片機控制功率開關。根據電壓和電流額定值，這些開關可以是MOSFET或IGBT，也可以是簡單的雙極性晶體管。
工作原理
圖四

工作原理
每次換向，都有一個繞組連到控制電源的正極（電流進入繞組）。第二個繞組連到負極（電流從中流出），第三個處於失電狀態。轉矩是由定子線圈產生的磁場和永磁體之間的相互作用產生的。理想狀態下，轉矩峰值出現在兩個磁場正交時，而在兩磁場平行時最弱。為了保持電機轉動，由定子繞組產生的磁場應不斷變換位置，因為轉子會向著與定子磁場平行的方向旋轉。
換向順序
圖五

圖六

圖五所示，展示了霍爾感測器信號相對反電動勢和相電流變化；圖六展示了按照霍爾感測器信號應遵循的切換順序。圖五的序號對應圖六中的數字。
沒轉過60個電角度，其中一個霍爾感測器就會改變狀態。因此，完成電周期需要六步。在同步模式下，每轉過60個電角度相電流切換一次。但是，一個電周期可能並不對應完整的轉子機械轉動周期。完成一圈機械轉動要重複的電周期數取決於轉子磁極的對數。每對轉子磁極需要完成一個電周期。因此，電周期數/轉數等於轉子磁極對數。
圖七

圖八

圖四展示了用於控制電機的控制器框圖，圖七圖八展示了根據霍爾感測器輸入A、B和C切換這些功率開關的順序。圖七用於電機的順時針轉動；圖八用於電機的逆時針轉動。以60度相移的霍爾感測器信號為例。在選擇控制特定電機的控制器時，應遵循電機製造商定義的順序。
參照圖四，標有PWMx的信號根據該順序在導通（ON）和關段（OFF）之間切換，則電機將以額定轉速運行。
轉矩/轉速特性
圖九

圖九所示，展示了轉矩/轉速特性。有兩個轉矩參數用於定義電機，峰值轉矩（TP）和額定轉矩（TR）。連續運轉時，電機的負載會增加直到達到額定轉矩。在永磁無刷直流電機中，轉矩在轉速達到額定值之前都保持不變。但從超過額定轉速起轉矩開始下降。經常帶負載起動、停止和反轉的電機應用需要比額定轉矩更大的轉矩。需要大轉矩的時間通常很短，尤其是在電機從靜止狀態起動以及加速時。在此期間，需要額外的轉矩客服負載和電機本身的慣性。
與其他電機對比
與有刷直流電機比較

與感應電機比較

參考資料：
1. Stephen J. Chapman(著)/劉新正蘇少平高琳丁文（譯）/ 電機學/ 電子工業出版社/ 2013
2. Padmaraja Yedamale/應用筆記/Microchip
Technology Inc./2007

一，有沒有刷不是關鍵，關鍵是能不能形成旋轉磁場；

二，是不是永磁不是問題，問題是能不能和定(轉)子磁場同步旋轉，產生穩定轉矩。

@FrancisQu 先呼喚一下大神。

然後我簡單介紹一下。

籠統一點，永磁同步電機分為兩種。按照電流波形來分，正弦波形的叫永磁同步電機，矩形波形的叫直流無刷電機。剩下的我就不知道了。

永磁直流無刷按驅動類型分，直流無刷電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM），BLDC是方波驅動或者叫梯形波驅動，PMSM是正弦波驅動。結構幾乎相同，區別在於轉子的設計，BLDC是按等氣隙磁通密度，PMSM是為獲得正弦的氣隙磁通密度波形設計。還有就是BLDC繞組低電感，PMSM的較BLDC高。

也不太了解題主的目的，是要從結構還是從驅動還是從應用，電機的分類方法很多。姑且蒙一個。

直流電機，調壓調速，線圈換向

交流電機，調頻調速，相序換向

建議題主搜這個看看

《永磁無刷直流電機技術》(譚建成)【摘要書評試讀】

目前約定俗成的永磁無刷直流電機的定義、結構及特點已經有很多介紹，主要觀點就是這種電機屬於永磁同步電機範疇，空載感應電勢波形一般為梯形波，採用方波電流控制。對應的，通常講的永磁同步電機的電壓和電流均設計成正弦波，除此之外，兩者並無本質區別，永磁直流無刷電機同樣可以用正弦波電流控制，永磁同步電機也可以用方波電流控制。

如果咬文嚼字一番，單純從字面上看，永磁直流無刷電機應該屬於直流電機範疇。但如前所述，他本質上是和永磁同步電機一樣的，屬於交流電機，因為他的電流也是正負交變的，存在交變頻率，他的定子繞組屬於交流開放式繞組，目的是合成產生一個旋轉磁場。所以，嚴格意義上來說，目前的永磁直流無刷電機並不是直流電機而是交流電機。

但真正的永磁直流無刷電機也確實是存在的，可以叫做電子換向閉合繞組永磁直流無刷電機，因為他的結構和傳統有刷永磁直流電機是一樣的，繞組採用疊繞組、波繞組或者蛙繞組，整體是閉合的，但是每個元件可以通過電子換向（取代原來的換向片）來實現，這種電機的N或者S極下面的線圈電流方向始終是不變的，因此是真正的永磁無刷直流電機。

# 問題分析

永磁、無刷、同步、交流、直流概念辨析

# 解答

// 電機分類圖、概念簡析圖，改天再加comment

通過控制裡面的一圈繞組通電，形成一個旋轉磁場，然後帶動永磁體轉動。（未完，待續）

《永磁無刷電機及其驅動技術》克里斯南 (Krishnan R.), 柴鳳, 等【摘要書評試讀】圖書

看看這本書？

看得夏長亮老師的寫的《無刷直流電機控制系統》2009，沒有公認的統一標準對無刷直流電機進行分類或定義，但說是一般有兩種分法：

第一種：

認為只有梯形波/方波的無刷直流電機才可成為無刷直流電機BLDCM，而正弦波的成為永磁同步電機PMSM；

另一種：

認為上述兩種都是無刷直流電機。

夏老師用的第一種。我自己看也了些文獻，基本都是按第一種來的

沒法準確定義，不要糾結於這個咬文嚼字的問題，和問茴字有幾種寫法一樣沒有意義。就按字面理解就行，無刷的，有永磁體，是個電機

實際上對無刷直流電機和永磁同步電機至今沒有精確定義，特別是兩個名詞的包含關係。

反對佟明昊的答案。

反電勢梯形波的永磁同步電機。

這無疑是將原本的概念轉移到另一個概念上去，對於任何讀過書的人來講，這都不是一個好的定義方式。

另外，永磁同步電機與永磁直流無刷電機的區別僅僅是反電勢波形不同嗎？這顯然反應出了答主對於電機理論和控制的不熟悉。

至於其他，答主的內容也是有可以採納的部分的，錯誤我就不一一指出了。

以上對於答主本人沒有針對，只是表達得直白了一些，如果有疑問我們可以繼續探討。