直流无刷电机基本原理与驱动方式
发布时间：2025/5/20 11:03:00 来源：永阜康科技
直流无刷电机（Brushless DC Motor，BLDC）是一种基于电子换向技术的高效电机，具有长寿命、低噪音和高功率密度的特点。相比于传统有刷直流电机，去掉了物理电刷和换向器，提高了寿命。配合FOC控制可以实现任意角度最大扭矩输出，大大提高了电机效率。而且无刷电机采用正弦波控制可以降低纹波噪声，使电机运转更为平滑稳定，随着其性能优势和价格的降低，当前在很多场合已开始逐步推广应用。
机械结构有定子，转子和传感器。定子通常为三相绕组线圈（星形或三角形连接），固定在电机外壳。转子由永磁体（如钕铁硼）构成，无需电刷或机械换向器。在有传感器控制中，霍尔传感器或编码器用于检测转子位置，辅助电子换向。在无传感器控制中，使用反电动势检测来判断转子位置，辅助电子换向。
通过控制器（如MCU或专用驱动芯片）驱动逆变电路驱动无刷电机，根据转子位置信息配合核心处理器计算，按顺序切换定子绕组的电流方向，产生旋转磁场，驱动永磁转子同步旋转。其本质是控制磁场方向，通过电磁感应驱动转子。
控制核心配合三相逆变器驱动：由6个MOSFET/IGBT开关构成三相全桥控制。驱动回路图如下：
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整体控制回路如下图：
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方波驱动（梯形波驱动）
特点：控制简单，成本低，但存在转矩脉动和噪音。
实现：通过霍尔传感器检测转子位置，按固定顺序，一般称为六步换相，控制切换三相绕组的通电状态。
典型应用：风扇、电动工具等对成本敏感的场景。
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正弦波驱动（FOC，矢量控制）
使用霍尔传感器或无感算法（如反电动势观测器）获取转子位置。
特点：通过算法生成平滑的正弦电流，实现低噪音、高效率和高动态响应。算法更为复杂，对处理器的计算要求高。软件开发难度较大。
实现：通过三相逆变器的开关状态切换配合FOC算法，输出正弦波驱动无刷电机。
典型应用：精密控制场景，如无人机、机器人、电动汽车。
5.直流有刷电机和无刷电机特性对比：
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