无刷直流电机已经变得非常流行，它的应用可能比Wi-Fi更加普遍，无论在家里、办公室，还是在汽车等周围场景中，您可能都会惊讶地发现这些无刷直流电机。

昨天的文章，我们介绍了一些关于无刷直流电机的专业术语；那么，你知道无刷直流电机是如何工作的吗？

实现无刷直流电机或永磁同步电机的旋转需要通过对施加到定子绕组的驱动信号进行换向。基于半导体器件的电机驱动控制器（通常称为驱动器）产生波形，波形的数量和形状取决于电机类型和相数。

与永磁同步电机采用的具有磁场定向控制（FOC）正弦方法相比，无刷直流电机适合梯形驱动波形。在三相PMSM中，换向利用三个正弦波波形，相位彼此相差120度。BLDC电机也可以使用正弦波形来驱动。

无论是使用FOC还是梯形驱动器，有效的转子控制都需要精确地知道转子相对于定子绕组的位置，这能够为电机驱动提供重要的反馈，以便更好地控制电机速度和扭矩。位置信息决定驱动信号的顺序、时间和频率。

确定转子位置的方法有两种：传感器或无传感器。

传感器：霍尔效应传感器可布置在每个定子绕组旁边（参见图2中的蓝色小方块），在转子旋转时可检测磁场极性的变化（N到S，S到N）。每个三相电机需要三个传感器。

无传感器：无传感器方法使用反电动势来确定转子位置，而不是使用传感器。

两种感测方法各有利弊。使用霍尔效应传感器会涉及额外的零部件成本和更多的组装时间，但采用传感器感测的BLDC/PMSM电机可提供优异的扭矩、平稳的转动和更高效率。永磁同步电机的驱动控制器往往更复杂，采用FOC需要使用传感器。

无传感器方法在无刷直流电机中很普遍，会使电机达到比较诱人的低价格，但要求算法根据定子绕组中感应的反电动势来确定转子位置。无传感器BLDC电机的一个很大挑战出现在启动时，由于没有任何运动，就没有反电动势，所以计算转子的位置必须用另一种方法。通常，高频驱动信号被馈送到每个相绕组，通过特定算法相应地计算位置。

-三相BLDC电机简化图，其中使用霍尔效应传感器创建换向过程，并对逆变器操作进行排序（来源：Qorvo）-

上图突出显示了使用霍尔效应传感器（HSW、HSV和HSU）的一个简单三相BLDC电机配置。传感器基本上是数字开关，指示检测到的磁场极性，N等于“1”，S等于“0”。三个传感器的输出组合在一起，给出一个3位数字逻辑“操作码(opcode)”，在它变化时指示转子的位置和方向，这些信息是三相功率晶体管逆变器级提供驱动信号的基础。

对于功率相对较低的BLDC应用，传感器接口、电机控制器和驱动晶体管通常集成在单个控制器IC中。而高功率电机则通常采用来自控制器IC的栅极驱动输出，并采用配备有散热器的功率MOSFET来实现所需的驱动电流。

为了改变电机的速度，可通过脉宽调制（PWM）技术来改变占空比（duty cycle），即脉冲开/关的比率。这种方法可以限制启动电流，因而在电机启动期间采用也可提供很大优势。

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