了解无刷直流电机系统

快速——三种电机类型是什么?我听到的最常见的答案是“有刷直流电机、步进电机和无刷直流电机，”这基本上是对这个问题的下意识反应。

有刷电机又称直流电机或碳刷电机，常说的直流电机就是指有刷直流电机，它采用机械换向，外部磁极不动内部线圈(电枢)动，换向器和转子线圈一起旋转，电刷和磁铁都不动，于是换向器和电刷摩擦摩擦，完成电流方向的切换。

步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。

无刷电机在某些领域也称直流变频电机(BLDC)，它采用电子换向(霍尔传感器)，线圈(电枢)不动磁极动，此时永磁铁可以在线圈外部也可以在线圈内部，于是有了外转子无刷电机和内转子无刷电机之分。

我认识的一些更勇敢的电机驱动专家可能会说“单相交流输入、多相交流输入或直流输入”，根据其输入机制而不是特定的电机类型对每个电机进行分类。我承认，这是一个非常聪明的答案。在电机分类中肯定不乏不同的可能分组，从位置传感器的使用到电源电压再到驱动器的实现;一些工程师可能很想尝试以这些方式回答，即使响应并不总是适合三个不同的类别。在这篇技术文章中，我将介绍一种看待电机分类的新方法。

我最近对我们应该按功能对电机进行分类的想法着迷。许多应用程序使用不同种类的电机，具体取决于设计人员的心血来潮，但相同的电机解决方案甚至可能不适用于使用相同类型电机的不同应用程序。如果这句话让你头疼(我的通讯同事向我保证它对她有这种影响)，让我给你一个更好的例子：你可以用步进电机实现一个平移-倾斜-变焦 (PTZ) 相机轴，一个无刷直流电机甚至有刷直流电机。无刷直流电机也是吊扇中最常见的电机类型。但是您不能对这两种终端设备类型使用相同的无刷直流电机解决方案。吊扇驱动电路，无论其性能多么出色，对于 PTZ 摄像机来说都是一个糟糕的选择，并导致产品无法正常工作。为什么我会知道这个?直觉上，我认识到(您可能也知道)吊扇电机的“功能”和 PTZ 摄像机电机的“功能”非常不同，尽管两者都使用无刷直流电机。从应用的角度来看，电机功能必须有一个属性，可以帮助建立不同的电机类型分类。

那么这些电机实际上在做什么呢?吊扇的作用是匀速旋转，使房间内的空气流通。云台摄像机的功能是将摄像机移动到某个位置并保持在那里。我可以添加第三个示例——无绳电钻。用户通过按下扳机来控制钻头的扭矩，也许是通过墙钉钻一点。这些电机有非常不同的实现;因此，我对“三种电机类型是什么?”的回答 是一个强调的“速度、扭矩和位置”。请看下面的表 1。

我不会说不可能，但这几乎是不可能的。由于位置控制系统主要以零速运行，因此没有可感应的反电动势，因此没有无传感器信号来关闭环路。

表 1：速度、扭矩和位置汇总