無刷電機是什麼？

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想請大神幫我了解一下無刷電機
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Shakspark 發表於 2012-07-18 22:40:30
幾年前知道無刷電機這一詞是從某模型論壇，後來發現台式電腦風扇用的大部分是這種無刷電機，從此對這種電機很感興趣。也有些疑問，

1·「無刷」這個刷子指的是什麼？（四驅車的馬達是嗎）
2·在下不才，但覺得這種電機結構特殊應該有很廣泛的用途，但在生活中並不是很常見，請問這種電機有何優點和缺點？
3·左右電機的功率大小和轉速的因素有哪些，有公式性的線性關係嗎？（線圈數？環形磁鐵強度？電流？）

我來說一下這個問題吧，我盡量說的簡單一點。

下圖是無刷電機的轉子結構。

在這個轉子內側，有兩個永久性磁鐵，一個是N極，一個是S極。這種結構屬於外轉子型的無刷電機，即電機的轉子在外面，而定子在內部。如下圖所示：

電機的定子結構是線圈，也就是電磁鐵。定子在內部是固定不動的，那麼，大家來想一下，如何才能讓這個電機轉起來呢？

其實這個很容易想到，利用磁鐵異性相吸的原理，如果我給定子線圈通電如下所示，會發生什麼情況呢？

很顯然，外面的轉子由於異性相吸的原理會逆時針轉動，讓自己的N極靠近定子電磁鐵的S極，自己的S極靠近定子的N極。很簡單吧。看他們慢慢的靠近了。

如果兩個磁極靠近了怎麼辦呢？還能繼續轉動嗎？顯然他們不想繼續轉動了。不過我們有辦法。

我們讓下一個線圈通電，剛才這個線圈不通電，即上圖中標B的線圈通電流。這樣永磁鐵就開始繼續趕路追尋下一個目標了。如下圖所示。

這個過程就好比你拿了一個胡蘿蔔去勾引一頭驢，你的胡蘿蔔和驢以同樣的速度在運動，蠢驢永遠也追不上胡蘿蔔，但是蠢驢終歸是蠢驢，它會一直追下去。

就這樣，無刷電機就轉起來了，這當然是無刷電機最簡單、最基本的運行原理而已。它是有明顯的缺點的，它轉動的時候會抖動，一會快一會兒慢，就像這頭奔跑的蠢驢一樣，它看見胡蘿蔔就跑，看不見的時候就不想跑，快追上胡蘿蔔的時候跑得快，離胡蘿蔔遠的時候跑的慢，怎麼辦呢？乾脆在給這個驢後面放個鞭子，拿鞭子打它讓他趕緊的跑。於是乎就有了這樣的電機，如下圖所示。

在上圖中，前面一個電磁鐵線圈在勾引永磁鐵，後面一個電磁鐵線圈在推動永磁鐵。就好像一頭驢，前面有吃的東西，後面有鞭子，你說它跑還是不跑呢？

這樣這頭蠢驢就開始賣力的馬不停蹄的奔跑了。。

有人說，哦，原來無刷電機這麼簡單啊？No，No，No，這裡面的關鍵技術是你怎樣讓內部的定子線圈產生在合適的時間產生合適的電流？這簡單嗎？其實沒有電力電子技術的支持一點也不簡單啊。

有同學又問了，定子線圈怎麼知道什麼時候通什麼電流，怎麼知道驢什麼時候追上來了，什麼時候移動胡蘿蔔？

其實我們在無刷電機裡面安裝了霍爾感測器，霍爾感測器能夠感受轉子永磁鐵的位置，也就是驢的位置，它能夠及時的把驢的位置報告給定子線圈控制器，控制器根據這個信息來控制定子內部的線圈電流流向。就這樣無刷電機就轉起來了。

我們可以看到，無刷電機的定子線圈內部的電流其實也在不停的改變方向，所以其實是交流電，但是我們說的是無刷直流電機啊，是的，我們用的是直流電源啊，直流電源通過無刷電機的驅動器變成了交流電，這個過程其實是無刷電機的比較核心的技術。

普通直流電機線圈內部也是流通的交流電，但是普通電機是通過電刷和換向器的合作把直流電變成了交流電，電刷這個裝置像一個刷子一樣一直在摩擦，使得普通直流電機結構複雜，使用壽命不夠長，而無刷電機用的是電力電子技術實現了電流的逆變（直流變交流），沒有了電刷這個結構，所以叫做無刷電機。是一種技術的進步。

上個圖嚇唬一下你們。

怕不怕？

不怕你給大家講講吧！我先講到這裡吧。

至於無刷電機的特點和優點以及應用場合，其他人已經回答的比較好了，我就不說了。

如果你對普通直流電機和交流電機也感興趣的話可以參考：直流電機和交流電機的原理和區別是什麼？ - 詹姆斯艾倫的回答

可以先看這個視頻，

無刷直流電機是如何工作的，看這個視頻就夠了

然後，我再介紹一下無刷直流電機的相關東西：

首先，無刷直流電機是具有串勵直流電機起動特性和並勵直流電機調速特性的梯形波/方波電機，其基本結構由電機本體、功率驅動電路及位置感測器三者組成。

無刷直流電機具有結構簡單、出力大和效率高等特點。隨著電機技術、電力電子技術、數字控制技術、控制理論及感測器技術的發展與應用，無刷直流電機的一般控制技術已日趨成熟，相關生產製造工藝和通用技術也均規範化，並形成了GJB1983—1984、GB/T21418—2008 等一系列標準。同時，其電機優化設計、節能型驅動、轉矩波動抑制、無位置感測器控制、弱磁調速等技術難題均得到了很好的研究和解決。

再來看看，無刷直流電機基本結構與工作特點：

無刷直流電機為了實現其無機械接觸式換相，取消了電刷，（也就是題主第一個疑問）並將電樞繞組和永磁磁鋼分別放在定子和轉子側，成為「倒裝式直流電機」結構。為了實現對電機轉速和轉向的控制，無刷直流電機必須具有由轉子位置感測器和逆變器等共同構成的換相裝置，如圖所示。

無刷直流電機的定子結構與普通同步電機或感應電機相似。對於常用的三相無刷直流電機，其電樞繞組可以 Y 聯結或△聯結，但考慮到系統的性能和成本，目前應用較多的是電樞繞組 Y 聯結、三相對稱且無中性點引出的電機。

無刷直流電機的繞組形式主要有整距集中繞組、整距分散式繞組、短距分散式繞組等。繞組形式的不同將影響電機的反電動勢波形，進而影響到電機的性能。一般來講，整距集中繞組能得到較好的梯形反電動勢波形，短距繞組則有利於削弱轉矩波動。

轉子結構有三種典型形式：表面粘貼式磁極、嵌入式磁極和環形磁極。永磁體材料主要有鋁鎳鈷、鐵氧體、釤鈷和釹鐵硼等，一些新的複合磁性材料也正逐漸被應用到無刷直流電機中來。

無刷直流電機常用的位置感測器有電磁式、光電式和磁敏式等。Hall 感測器為磁敏式位置感測器

的一種，其體積小、使用方便且價格低廉，在無刷直流電機控制系統中應用廣泛。特殊的集成電路則可將 Hall 感測器等位置信號直接變成數字信號，便於無刷直流電機控制的數字化與智能化實現。

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無刷電機在生活中的應用還是很多的，只是你沒看到，或者你看見了，但沒認出來而已。

1.汽車用無刷直流電機

一輛汽車內部通常包括幾十到上百台電機，隨著汽車向節能和環保方向的快速發展，無刷直流電機在汽車中具有很好的應用前景。電機除了可作為汽車驅動的核心部件外，還可用在汽車空調、雨刮器、電動車門、安全氣囊、電動座椅等驅動上。同時，在純電動汽車、混合動力汽車等驅動中，無刷直流電機也得到了廣泛應用。

2.航空航天用無刷直流電機

典型應用有機械臂控制、陀螺儀與舵機驅動等，一般要求其具有良好的高速控制精度和動態響應能力，所以相應系統均通過閉環速度反饋進行控制，且大多採用先進控制演算法。

3.在家用電器中的應用

變頻空調的興起使得無刷直流電機在空調驅動中的市場份額正逐步提高。為了節約成本和提高變頻空調壓縮機控制系統的穩定性，空調壓縮機中宜採用無位置感測器控制方式，實際證明採用無位置感測器控制後，不但系統體積得到減小，而且系統效率也得到了提高。盤式無刷直流電機（單定子或雙定子結構）在VCD、DVD 等家用電器的主軸驅動中也應用廣泛。

同時，吸塵器、攪拌機、電吹風機、攝像機和家用電風扇等其他家用電器也正在逐步採用無刷直流電機代替先前使用較多的直流電機、單相非同步電機和變壓變頻（VVVF）驅動式非同步電機。

4.在辦公自動化領域的應用

計算機外圍設備和辦公自動化設備用電機，絕大部分為先進位造技術和新興微電子技術相結合的

高檔精密電機，是技術密集化產品。在硬碟驅動器、光碟驅動器和軟盤驅動器用的主軸電機，以及數碼相機、激光印表機、複印機、傳真機、錄音機、LD影碟機和碎紙機等辦公設備的驅動中，無刷直流電機已有很好的應用。

5.在其他工業上的應用

目前，在民用和軍用的機器人和機械臂驅動等應用中，無刷直流電機所佔比例較大。

1.無刷指的是電刷。

2無刷一般是永磁電機，分為永磁同步和永磁直流電機，無刷就是沒有刷子，這樣就省去了電刷那一套東西，結構變得簡單。對於電動車或者其他功率較大的電機來說，永磁電機較傳統電勵磁電機，功率密度大，省去了轉子繞組的製作。缺點就是永磁體造價高，調速範圍需要特殊控制方式，且相應電機結構也需做一定改變。

3電機內部比較複雜，一般情況下不會像你所說的有線性的公式，不過一般判斷的話，電機體積越大，功率越大，同樣體積軸向長越長，轉速較快，轉矩較小。永磁體一般由於加工製作方面的考慮，多做成矩形，磁體越強，轉矩可能越大。

無刷電機主要指的是直流無刷電機 BLDC Motors。相較於傳統的非同步電機和Y機，最大的優點就是效率高。電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗，也沒有減速箱裝置，能夠消除多級減速損耗，節電率可達30％以上。無刷結構能夠免除無線電干擾而且不產生火花，特別適合爆炸性場所。

值得一提的是其控制技術。對於高速運轉小力矩的直流無刷電機，控制技術容易達到因為轉子本身慣性即可推動電機轉動。但是對於低速大力矩電機，控制技術一直是世界難題。如果能夠突破這一技術限制，加上最近銣鐵永磁材料專利失效導致成本下降，低速大力矩的直流無刷電機將能被大量運用在陶瓷、採礦、塑料等等工業領域，為國家節省大量電力資源。

不要百度複製粘貼。割

1、無刷指的是沒有碳刷，即換向器。有刷電機存在碳刷磨損而帶來的維護問題（對於大型電機維護是一件費時費錢的事，盡量避免），所以無刷電機從理論上更進步。但無刷電機有技術層面的問題，比如晶閘管控制的穩定性和能效性。

3、你這問題太籠統，電機有直流交流之分，有同步非同步之別。簡單來說（不嚴謹），電機體積越大，功率越大；相同電機，負載越大，轉速越低。

我來說個，直流無刷電機工作方式各位大神都已經說的差不多了。限制無刷電機的發展主要是電調需要檢測到轉子的角度。現在感知轉子角度的方式基本分為兩種，有感和無感，有感就是一個霍爾感測器，無感就是電調反過來通過檢測定子線圈的電勢差來判斷轉子角度。其實現在這種技術已經很不錯了，有感的無刷動力系統線性已經可以和有刷媲美了，無刷還稍差一點，不過相比有感他啟動時更暴力(其實大概就是有一些停頓然後瞬間提速)。另外貌似有感系統不能做全防水，無感可以做。國內對於這些的研發應該算在國際前段了，不信去查查好盈。

無刷電機就是沒有電刷的電機。

無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由於無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現在多採用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相非同步電動機縮小了一個機座號。

自帶逆變器的交流電機

無刷電機前身直流有刷，不用刷子用控制器代替，其他問題看看書，接觸實際，比理論提高快很多

無刷是指沒有碳刷，BLDC壽命長，噪音低，節能減耗還環保。

1 刷指電刷 2 優點：因為沒有電刷所以沒有摩擦不會產生電火花更談不上磨損缺點：需要有感知磁極位置的裝置而現在這種裝置不是很先進阻礙其推廣

電動汽車電機原理及電路