無刷電機(jī)

無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能級的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號。

刷直流電機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性，同時(shí)也是頻率變化的裝置，所以又名直流變頻，國際通用名詞為BLDC。無刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率、低速轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好。

無刷電機(jī)原理

無刷直流電動(dòng)機(jī)是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機(jī)械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機(jī)、電子儀器及自動(dòng)化辦公設(shè)備中。

無刷直流電動(dòng)機(jī)由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流（即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。

位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ?a href="http://www.xsypw.cn/v/tag/123/" target="_blank">集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場變化。

采用光電式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇間生脈沖信號。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等），當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時(shí)，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號（其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化）。

結(jié)構(gòu)上，無刷電機(jī)和有刷電機(jī)有相似之處，也有轉(zhuǎn)子和定子，只不過和有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)相反；有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是線圈繞組，和動(dòng)力輸出軸相連，定子是永磁磁鋼；無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁磁鋼，連同外殼一起和輸出軸相連，定子是繞組線圈，去掉了有刷電機(jī)用來交替變換電磁場的換向電刷，故稱之為無刷電機(jī)（Brushless motor），那現(xiàn)在就有問題了，沒有了電磁場的變換，如何讓無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？

簡單而言，依靠改變輸入到無刷電機(jī)定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個(gè)繞電機(jī)幾何軸心旋轉(zhuǎn)的磁場，這個(gè)磁場驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)就轉(zhuǎn)起來了，電機(jī)的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強(qiáng)度、電機(jī)輸入電壓大小等因素有關(guān)，更與無刷電機(jī)的控制性能有很大關(guān)系，因?yàn)檩斎氲氖侵绷麟姡娏餍枰娮诱{(diào)速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機(jī)那里接收控制信號，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足模型使用需要。 總的來說，無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)是比較簡單的，真正決定其使用性能的還是無刷電子調(diào)速器，好的電子調(diào)速器需要有單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、復(fù)雜加工工藝等過程的總體控制。

無刷電機(jī)是誰發(fā)明的

2017年，各大論壇都在轉(zhuǎn)載關(guān)于無刷電機(jī)發(fā)明者李洪濤的身世。說起李紅濤，大家可是把他稱作神人看待，一個(gè)理工男李紅濤發(fā)明各種黑科技，

李紅濤，1966年8月12日生，男，湖北省黃陂縣人，出生于一個(gè)普通的知識分子家庭。在李紅濤14歲時(shí)就被評為了“優(yōu)秀青年”，獲得全國中學(xué)生數(shù)學(xué)競賽的第二名，可以說是一個(gè)典型的理工男。

隨后在1984年考入浙江大學(xué)電子系，1988年和女友結(jié)婚，不過兩年后就出軌產(chǎn)生婚外情。1992年因?yàn)樵p騙罪被昆明市公安局拘留審查。他憑借著出色的想法和腦子，在監(jiān)獄里兩次成功逃脫，并在外重新犯罪。

李紅濤曾經(jīng)3.欠越獄因?yàn)樘斆鲗?dǎo)致警察叔叔抓不到越獄之后開菩警車到處招搖本來已經(jīng)被判了死刑卻在監(jiān)獄里通過數(shù)理化知識發(fā)明了專利獲得了發(fā)明博覽會(huì)金獎(jiǎng)，就這樣成功從死刑線上撿回一條命，變成了有期徒刑。他又幫著監(jiān)獄改良了防越獄系統(tǒng)最終成功開始另一段生舌，用事實(shí)證明了學(xué)好數(shù)理化走遍天下都不怕。

在逃亡中，唯一能讓李紅濤全神貫主的就是發(fā)明“無刷電機(jī)”的構(gòu)想。他是學(xué)無線電的，對于機(jī)械有著非同尋常的興趣。在死刑的前一天，李紅濤戰(zhàn)勝了死神研發(fā)無刷電機(jī)成功，李紅濤的死刑也改為了死緩。 1995年，李紅濤發(fā)明的“無刷電勵(lì)磁電機(jī)” 獲得第五屆中國專利發(fā)明博覽會(huì)金獎(jiǎng)云南省優(yōu)秀發(fā)明創(chuàng)造一等獎(jiǎng)。據(jù)悉李紅濤在申請專利時(shí)化名為“楊紅俊”。隨后幾年李紅濤（化名“楊紅俊”）又有多項(xiàng)發(fā)明，獲得三項(xiàng)發(fā)明專利，三項(xiàng)實(shí)用新型專利。由于李紅濤的重大立功表現(xiàn)，符合法律改判和減刑規(guī)定，死緩改有期徒刑。2009年，李紅濤刑滿釋放，開始新的生舌。

其實(shí)中國的無刷電機(jī)就是在這么一個(gè)傳奇的故事里誕生的作為無刷電機(jī)之父，李紅濤成功讓中國的電機(jī)從有刷開始向無刷過渡。那么究競無刷電機(jī)有什么優(yōu)勢能讓一名死刑犯改判甚至重獲新生。

無刷電機(jī)的優(yōu)勢：高效率、低能耗、低噪音、超長壽命、高可靠性、可伺服控制、無級變頻調(diào)速、相對低成本且簡單易用。無刷直流電機(jī)不使用機(jī)械的電刷裝置，采用方波自控式永磁同步電機(jī)，以霍爾傳感器取代碳刷換向器，以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料，性能上相較一般的傳統(tǒng)直流電機(jī)有很大優(yōu)勢，是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī)。它的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的造價(jià)比有刷高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)要高，控制器在使用中容易發(fā)生故障。裝有無刷電機(jī)的電動(dòng)自行車行駛速度必須到35公里/小時(shí)以上時(shí)，才能發(fā)揮其最佳的工作效率，但是我們知道電動(dòng)自行車作為非機(jī)動(dòng)車來管理，時(shí)速必須在20公里/小時(shí)以下，故無刷電機(jī)被電動(dòng)自行車選用降低了工作效率，可取性不強(qiáng)。現(xiàn)在它被采用的主要一點(diǎn)是噪音小。無刷電機(jī)就是采用電子線路換向！有檢測元件檢測極性！

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