什么是无刷直流电机？

电动机将提供的电能转换为机械能。各种类型的电机都是通用的。其中，无刷直流电机（BLDC）具有效率高、可控性好等特点，应用广泛。BLDC 电机相对于其他电机类型具有节能优势。

电机因功率类型（交流或直流）和产生旋转的方法而异（图 2）。下面，我们简要介绍一下每种类型的功能和用途。

图 2：不同类型的电机

有刷直流电机设计简单，易于控制，被广泛用于打开和关闭磁盘托盘。在汽车中，它们通常用于收回、展开和定位电动侧窗。这些电机的低成本使其适用于多种用途。然而，一个缺点是电刷和换向器由于持续接触而磨损相对较快，需要频繁更换和定期维护。

步进电机由脉冲驱动；它随着每个脉冲旋转特定的角度（步长）。由于旋转由接收到的脉冲数精确控制，因此这些电机被广泛用于实现位置调整。例如，它们通常用于控制传真机和打印机中的进纸——因为这些设备以固定步骤进纸，这很容易与脉冲计数相关联。暂停也可以轻松控制，因为当脉冲信号中断时，电机旋转会立即停止。

对于同步电机，旋转与电源电流的频率同步。这些电机通常用于驱动微波炉中的旋转托盘；电机单元中的减速齿轮可用于获得适当的旋转速度来加热食物。感应电机也是如此，转速随频率而变化；但运动不是同步的。过去，这些电机常用于电风扇和洗衣机。

有多种类型的常用电机。在本次会议中，我们将了解无刷直流电机的优势和应用。

定子上有三个线圈的 BLDC 电机将有六根电线（每个线圈两根）从这些线圈延伸出来。在大多数实施方式中，这些电线中的三根将在内部连接，其余三根电线从电机主体延伸（与前面描述的从有刷电机延伸的两根电线形成对比）。BLDC 电机外壳中的接线比简单地连接功率单元的正负端子更复杂；我们将在本系列的第二部分中更仔细地研究这些电机的工作原理。下面，我们通过查看 BLDC 电机的优势得出结论。

一大优势是效率，因为这些电机可以在最大旋转力（扭矩）下连续控制。相比之下，有刷电机仅在旋转的某些点达到最大扭矩。对于有刷电机提供与无刷电机相同的扭矩，它需要使用更大的磁铁。这就是为什么即使是小型 BLDC 电机也能提供相当大的功率。

与第一个相关的第二大优势是可控性。BLDC 电机可以使用反馈机制进行控制，以精确提供所需的扭矩和转速。精密控制反过来又减少了能源消耗和热量的产生，并且——在电机由电池供电的情况下——延长了电池寿命。

由于没有电刷，BLDC 电机还提供高耐用性和低电噪声产生。对于有刷电机，电刷和换向器会由于连续移动接触而磨损，并且还会在接触处产生火花。特别是电噪声，是由于电刷越过换向器间隙的区域往往会产生强烈火花的结果。这就是为什么 BLDC 电机在需要避免电噪声的应用中通常被认为更可取的原因。

我们已经看到 BLDC 电机具有高效率和可控性，并且具有很长的使用寿命。那么它们有什么用呢？由于它们的效率和寿命，它们被广泛用于连续运行的设备中。长期以来，它们被用于洗衣机、空调和其他消费电子产品；最近，它们出现在风扇中，它们的高效率有助于显着降低功耗。

它们还被用于驱动真空机。在一种情况下，控制程序的更改导致转速的大幅跳跃——这些电机提供的最高级可控性的一个例子。

BLDC 电机也被用于旋转硬盘驱动器，它们的耐用性使驱动器能够长期可靠地运行，而它们的电源效率有助于在这个变得越来越重要的领域减少能源。

我们可以期待在未来看到 BLDC 电机用于更广泛的应用。例如，它们可能会被广泛用于驱动服务机器人——在制造业以外的领域提供服务的小型机器人。人们可能认为步进电机更适合这种类型的应用，在这种应用中，可以使用脉冲来精确控制定位。但 BLDC 电机更适合控制力。对于步进电机，保持机械臂等结构的位置需要相对较大且持续的电流。对于 BLDC 电机，所需要的只是与外力成正比的电流，从而实现更节能的控制。BLDC 电机也可能取代高尔夫球车和移动车中的简单有刷直流电机。除了效率更高之外，BLDC 电机也是无人机的理想选择。它们提供精确控制的能力使它们特别适用于多旋翼无人机，通过精确控制每个旋翼的转速来控制无人机的姿态。