无刷电机篇（一）直流无刷电机(BLDC)介绍

01 直流无刷电机介绍

直流无刷电机内部结构

转子描述

定子描述

02 直流无刷电机分类

直流无刷电机分类描述

内、外转子电机描述

内、外转子电机区别

03 直流无刷电机参数

无刷电机参数

04 文章总结

大家好，这里是程序员杰克。一名平平无奇的嵌入式软件工程师。

前面电机篇已对舵机的相关内容进行了分享。从本篇开始，后续会对直流无刷电机(BLDC)进行分享。主要是按照BLDC电机介绍、原理、驱动方式、驱动算法以及最后的代码实现几个内容进行推送。本篇主要是分享直流无刷电机的结构组成、性能参数等内容。

下面正式进入本章推送的内容。

01 直流无刷电机介绍

直流无刷电机（BLDC）是同步电机中的一种，即定子产生的磁场和转子产生的磁场具有相同的频率。其因具有高输出功率、低电噪声、高可靠性、高动态响应、电磁干扰少、更好的转速-转矩等优点，而被广泛使用。

直流无刷电机的结构图如下图所示(有槽、外转子、无传感器电机为例)：

上图无刷电机由前盖、中盖、磁铁、硅钢片、漆包线、轴承、转轴以及后盖组成。其中，磁铁、轴承、转轴组成电机的转子；硅钢片、漆包线组成电机的定子；前盖、中盖、后盖组成电机的外壳。重要组成说明如下表所示：

	组成	描述
转子	磁铁	无刷电子的重要组成部分。无刷电机绝大部分性能参数都与其相关；
	转轴	转子的直接受力部分；
	轴承	是电机运转顺畅的保证；目前大多数的无刷电机都是采用深沟球轴承；
定子	硅钢片	是有槽无刷电机的重要组成部分，主要作用是降低磁阻、参与磁路运转；
定子	漆包线	作为线圈绕组的通电导体；通过电流交变频率和波形，在定子周围形成磁场，驱动转子转动；

直流无刷电机(BLDC)的转子由永磁体制成，多对磁极按照N极和S极交替排列(涉及极对数参数)。

直流无刷电机(BLDC)的定子由硅钢片组成(如下图)，定子绕组置于沿内部轴轴向开凿的槽中(涉及铁芯极数(槽数N)参数)。每个定子绕组由许多线圈相互连接而成。常见的绕组分布呈三连接星型的方式。

三连接星型绕组线圈，按照线圈连接的方式，可将定子绕组分为梯形、正弦波绕组。两者的区别主要是产生的反电动势的波形。顾名思义：梯形定子绕组产生梯形的反电动势，正弦波绕组产生正弦波的反电动势。如下图所示：

PS：电机无负载供电时，通过示波器可测出波形.

直流无刷电机(BLDC)按照转子分布可分为内转子电机、外转子电机；按照驱动相可分为单相电机、两相电机、三相电机(使用最普遍)；按照是否装有传感器分为有感电机和无感电机等等；对于电机的分类有很多，篇幅原因，这里不作过来描述，感兴趣的兄弟可自行了解。

无刷电机根据转子和定子的排位结构，可分为外转子电机和内转子电机两种（如下图）。

电机	描述
外转子电机	内部通电线圈绕组作为定子，永磁体与外壳联动为转子；通俗来说：转子在外、定子在内；
内转子电机	内部永磁体与转轴联动为转子，通电线圈绕组与外壳作为定子。通俗来说：转子在内、定子在外；

内、外转子电机除了转子和定子排序不一样外，还有如下的区别：

参数	描述
额定电压	对于无刷电机而言，其适合的工作电压非常广，此参数是指定负载条件下的工作电压.
KV值	物理意义：1V 工作电压下每分钟的转速，即：转速（空载）= KV值 * 工作电压；对于尺寸规格的无刷电机而言： 1. 绕线匝数多，KV值低，最高输出电流小，扭力大； 2. 绕线匝数少，KV值高，最高输出电流大，扭力小；
转矩和转速	转矩(力矩、扭矩）：电机中转子产生的可以用来带动机械负载的驱动力矩；转速：电机每分钟的转速；
最大电流	能够承受并安全工作的最大电流
槽极结构	铁芯极数(槽数N)：定子硅钢片的槽数量；磁钢极数(极数P)：转子上磁钢的数量；
定子电感	电动机静止时的定子绕组两端的电感
定子电阻	在 20℃ 下电动机每相绕组的直流电阻
反电动势系数	在规定条件下，电动机绕组开路时，单位转速在电枢绕组中所产生的线感应电动势值