無刷馬達原理 相關
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無刷馬達是什麼?
無刷馬達的電流控制是如何實現的?
無刷馬達控制波形的演化是什麼?
如何將右邊的交流馬達變成直流馬達?
原理與結構：無刷馬達是無電刷的直流馬達，類似永磁同步馬達。 其核心在於使用電子換向，而非機械換向，來產生旋轉磁場並驅動轉子。 轉速： 轉速控制不依靠單一公式，而是由多種因素如馬達設計、負載條件和控制器性能決定。
- 概觀
- 基本介紹
- 結構
- 工作原理
- 控制器
- 意義
- 無刷馬達和有刷馬達的區別
無刷馬達是一種在現代來說很典型的電一體化產品，相對於傳統的刷式馬達，無刷馬達具有低噪音、高能量效率和耐用性等優點。
無刷馬達一般是以自控式運行的，所以一般情況下它不需要像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上面重新把繞組啟動，這也就意味著它也不可能會在該負載突變時產生震盪以及失步，這也就是它的出色之處，同時也是被廣大人民民眾使用的重要原因。
無刷馬達包括：沿著中心軸線旋轉的軸；轉子部，包括具有固定於軸的具有大致筒形形狀的轉子保持件，和固定於轉子保持件的筒形部的內周表面的轉子磁體；定子部，包括沿徑向與轉子磁體相對布置的定子，和固定於定子的內周表面用於可旋轉的支撐軸的軸承部。
無刷馬達在構造上是用永久磁鐵作為轉子， 並且用霍爾效應感應電動機轉子的位置， 當轉子之相位為時令定子激磁，如此可以達到最高的運轉效，用這樣的原理也可以使用在四程機車引擎點火正時上。
霍爾電壓與磁通密度( 磁場強度) 及霍爾電流成正比， 因此當轉子之磁軸與霍爾元件同軸時，磁通較小，為維持固定的霍爾電壓必須增大霍爾電流，如此能確的算出定子的激磁順序與時間。霍爾元件與直流馬達，當轉子磁軸與霍爾元件同軸時，霍爾元件與S極距離最短，因此磁通密度最高，此時造成霍爾元件 A 端子電壓較大，使得電晶體Q1導通，則線圈 L1 內有 i1電流流通，因此線圈L1呈激磁態，依據右手定則得知線圈L1右側為S極，故轉子反轉。當轉子S極遠離霍爾元件時造成磁通密度下降， 因此A、B端再產生霍爾電壓電晶體Q1、Q2 呈OFF態，轉子因受慣性作用繼續反向旋轉。當轉子N極轉至霍爾元件時，造成霍爾元件B端子電壓較大，使得電晶體Q2導通，則線圈L2內有i2電流流通，因此線圈L2呈激磁態，轉子再受磁作用反轉，依照如此程式轉子持續轉動。
電動機構造中環由於是採用接觸式通電的方式，所以也稱作電刷。在直流馬達中常以石墨作為電刷的材質，電刷長期與電動機的轉子摩擦會造成相當程度的噪音，同時也會因磨耗而需要考慮維修的問題。在交流電動機中電刷則採用屬材製作， 在長期磨耗下會造成間隙( Gap) ， 容在運轉時發出火花，此類的問題對電動機的可靠與安全性有相當程的影響。無刷馬達就是在這樣的需求下產生。
1.有刷馬達工作時，線圈和換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉，線圈電流方向的交替變化是隨馬達轉動的換相器和電刷來完成的。從名字上可以看出有刷馬達有碳刷，無刷馬達沒有碳刷。
2.無刷直流馬達由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由於無刷直流馬達是以自控式運行的，所以不會象變頻調速下重載啟動的同步馬達那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振盪和失步。
3.在實際生產過程中，由於有刷有齒直流馬達是高速馬達，齒輪的齒很小，易磨損，但力量大，爬坡能力強。而無刷直流馬達，在使用過程中省去了二、三年換碳刷的麻煩。但由於在控制無刷馬達的過程，要求精度極高。相比之下有刷無齒的直流馬達，雖然要更換碳刷，但更換碳刷是十分容易的，而且馬達的控制較為簡單，馬達運轉平穩，安全係數高。
4.有刷馬達是指馬達是直流電輸入，控制它的控制器只給它提供大小電流就可以調速了；而無刷馬達其實就是個三相交流馬達，靠控制器把直流電轉換成三相交流電，並根據馬達里的感測器霍爾元件進行換相使馬達正常運轉。直接來說，無刷馬達比有刷馬達壽命長，但是控制器卻比有刷控制器成本高。
永磁同步電機 / 直流無刷電機 的工作原理. 無刷直流馬達 （英語： Brushless DC Motor ）或稱 直流無刷電機 或 BLDC電機 ，是沒有 電刷 和 整流子 的 馬達 ，根據 轉子 永久磁鐵 位置調整 定子 電流以產生 轉矩 。 雖然是稱 「直流」馬達 ，但實際上是一種使用 三相電 的 永磁同步馬達 （PMSM）。 之所以被稱為「無刷直流電機」是因為在許多應用中該電機可以替換 有刷直流電機 。 因此，BLDC電機也被稱為EC（電子換向）電機，以便與包含電刷的機械換向電機進行區分 [1] 。 BLDC電機利用 電力電子 技術（ 變頻器 ）輸入控制訊號到馬達，以切換直流電的開關和通過的線圈組，而得到力矩使轉子轉動。 但這些控制信號，波形沒有限制。
2013年3月27日 · 2013-03-27. 無刷 DC (BLDC) 馬達 在眾多產業中越來越受歡迎，例如汽車（特別是電動車 (EV)）、HVAC、白色家電和工業，因為其摒棄傳統馬達所用的機械式整流子，以電子裝置取代，提升單元的可靠性和耐用度。 BLDC 馬達的另一項優勢就是比相同功率輸出的有刷馬達體型更小、重量更輕，因此非常適合空間狹小的應用。 BLDC 馬達的缺點在於需要電子管理功能才可運作。 舉例而言，馬達必須使用微控制器（會使用來自感測器的輸入來指出轉子的位置）在正確時機將定子線圈通電。 精準計時可達到準確的速度和扭矩控制，並可確保馬達以峰值效率運轉。 本文說明 BLDC 馬達操作的基本知識，並且敘述操控三相單元的典型控制電路。
- Steven Keeping
無刷直流馬達的優勢已經不僅在於能提高可靠性，以及降低與碳刷整流相關的雜訊和電氣干擾。 雖然有刷馬達主要是由電壓控制，但是無刷直流馬達對電子整流的依賴讓工程師們有機會以更高精度管理轉子位置、速度、加速度，還有馬達的輸出扭矩、效率及其他參數，從而能夠滿足特定的應用需求。 2.1 有刷電機的優點. 2.2.1 電機結構簡單，且相關製程成熟. 2.2.2 運行平穩，起動 / 制動效果好. 2.2.3 電磁力回應速度快，起動扭矩大. 2.2.4 僅需控制電壓即可控制轉速，控制器技術門檻低. 2.2 有刷電機的缺點. 2.2.1 碳刷摩擦聲因大，換向器損耗大. 2.2.2 效率低,無效功轉換為熱能，電機容易發熱使用壽命短. 2.2.3 因其為接觸式換向，換向過程會產生火花，對電網干擾大.
所謂的有刷馬達指的是馬達本身帶有碳刷，除了有刷馬達以外，也有無刷馬達存在，其運作原理可參考圖4。 直流無刷馬達分別包含繞線定子與轉子，圖4的範例馬達分別具有A、B、C三組繞線定子，當B線圈通電後，定子B會形成電磁鐵，由於磁極異性相吸，外圈轉子便會往B轉動。 當定子B磁性消失，定子C通電後，轉子會繼續往C轉動，透過不同定子在不同時序上的導通，便能使馬達轉子持續旋轉。 圖4 直流無刷馬達運作原理. 直流有刷馬達轉動過程中，碳刷會與整流子持續摩擦接觸，這也導致有刷馬達容易發燙，運作效率較差，甚至會產生火花。 相較直流有刷馬達有著上述問題，由於直流無刷馬達少了碳刷構造，便能解決上述問題，運作效率較高。
變頻器負責主動切換供應給電磁鐵的電流方向，位置感測器負責讀取轉子的即時角度並告知變頻器何時需要切換電流方向。 簡而言之，無刷馬達利用 (1)及 (2) 來替代換向器及電刷功能。 如左圖表示，雖然直流電源所供應給變頻器的電流方向不變，變頻器與各個電磁鐵之間的電流方向會隨著永磁鐵的回轉而切換。 BLDC以及PMSM，有什麼不同？ 現在開始介紹坊間常聽到兩種馬達類型“BLDC”以及“PMSM”。 BLDC是前面所述之 (b)=無刷直流馬達，的英文簡稱。 PMSM本來屬於交流馬達的一種，但現在也可視為直流馬達的一種。 有人也說PMSM與BLDC可互換使用，很多人分不清楚兩者的區別。 為了理解這些術語的正確定義，首先回顧直流馬達和交流馬達的發展歷史，再來說明BLDC和PMSM的共同點和不同點。
