最基本的电机是 “DC电机（有刷电机）”。在磁场中放置线圈，经过活动的电流，线圈会被一侧的磁极排挤，一起被另一侧磁极所招引，在这种作用下不断旋转。在旋转过程中令通向线圈中的电流反向活动，使其继续旋转。电机中有个叫"换向器"的部分是靠"电刷"供电的，"电刷"的方位在"转向器"上方，跟着旋转不断移动。经过改动电刷的方位，可使电流方向产生改动。换向器和电刷是DC电机的旋转所不可或缺的结构（图一）。
图一：DC电机（有刷电机）的工作示意图。
换向器切换线圈中电流的流向，回转磁极的方向，使其一直向右旋转。电刷向与轴一起旋转的换向器供电。
活泼于多个范畴的电机
咱们按电源品种和滚动原理对电机进行了分类（图2）。让咱们来简略看看各类电机的特色和用处吧。
图2：电机的首要类型
结构简略而又简略操控的DC电机（有刷电机）一般被用在家电产品的“光盘托盘的开闭”等用处上。或用在轿车的“电动后视镜的开闭、方向操控”等用处上。虽然它既廉价又能用在多个范畴上，但它也有缺陷。因为换向器会和电刷触摸，它的寿数很短，有必要定时替换电刷或保修。
步进电机遇跟着向其宣布的电脉冲数旋转。它的运动量取决于向其宣布的电脉冲数，因而适用于方位调整。在家庭中一般被用于“传真机和打印机的送纸”等。因为传真机的送纸过程取决于标准（刻纹、详尽度），因而跟着电脉冲数旋转的步进电机十分便于运用。很简略处理信号一旦中止机器就会暂时中止的问题。
旋转数随电源频率改动的同步电机被用于“微波炉的旋转桌”等用处上。电机组里有齿轮减速器，能够得到适宜加热食物的旋转数。感应电机也受电源频率的影响，但频率和旋转数不一致。曾经这类AC电机被用在电扇或洗衣机上。
由此可见，林林总总的电机活泼于多个范畴。其间，BLDC电机（无刷电机）具有怎样的特色才会用处如此之广呢？
BLDC电机是怎么旋转的？
BLDC电机中的“BL”意为“无刷”，就是DC电机（有刷电机）中的“电刷”没有了。电刷在DC电机（有刷电机）里扮演的人物是经过换向器向转子里的线圈通电。那么没有电刷的BLDC电机是怎么向转子里的线圈通电的呢？原本BLDC电动机电机选用永磁体来做转子，转子里是没有线圈的。因为转子里没有线圈，所以不需求用于通电的换向器和电刷。取而代之的是作为定子的线圈（图3）。
DC电机（有刷电机）中被固定的永磁体所制作出的磁场是不会动的，经过操控线圈（转子）在其内部产生的磁场来旋转。要经过改动电压来改动旋转数。BLDC电机的转子是永磁体，经过改动周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转。经过操控通向线圈的电流方向和巨细来操控转子的旋转。
图3：BLDC电机的工作示意图。
BLDC电机将永磁体作为转子。因为无需向转子通电，因而不需求电刷和换向器。从外部对通向线圈的电进行操控。
BLDC电机的长处
BLDC电机的定子上有三个线圈，每个线圈有两根电线，电机中共有六根引出线。实际上，因为是内部接线，一般只需求三根线，但仍是比从前所说的DC电机（有刷电机）要多出一根。纯靠衔接电池的正负极是不会动的。至于怎么工作BLDC电机将在本系列的第二回中进行阐明。此次咱们要重视的是BLDC电机的长处。
BLDC电机的第一个特色是“高功率”。能够操控它的回旋力（扭矩）一直坚持最大值。DC电机(有刷电机)的话，旋转过程中最大扭矩只能坚持一个瞬间，无法一直坚持最大值。若DC电机（有刷电机）想要得到和BLDC电机相同大的扭矩，只能加大它的磁铁。这就是为什么小型BLDC电机也能宣布强壮力气的原因。
第二个特色是“杰出的操控性”，与第一个有所相关。BLDC电机能够丝毫不差的得到你所想要的扭矩、旋转数等。BLDC电机能够准确地反应方针旋转数、扭矩等。经过准确的操控能够按捺电机的发热和电力的耗费。若是电池驱动，则能经过缜密的操控，延伸驱动时间。
除此之外还有经用，电气噪音小等特色。上述两点是无电刷所带来的优势。而DC电机（有刷电机）因为电刷和换向器之间的触摸，长时间运用会有损耗。触摸的部分还会产生火花。尤其是换向器的缝隙碰到电刷时会呈现巨大的火花和噪音。若不期望运用过程中产生噪音，会考虑选用BLDC电机。
BLDC电机适用于这些方面
高功率、多样操控、寿数长的BLDC电机一般会用在哪些地方呢？往往被用于能够发挥其高功率、寿数长的特色，被接连运用的产品中。例如：家电。人们很早就开端运用洗衣机和空调了。最近电电扇中也开端选用BLDC电机，并成功促进耗费电力大幅度下降。正是因为功率高才让耗费电力下降的。
吸尘机中也选用了BLDC电机。在某个案例中，经过改动操控系统，完成了旋转数的大幅度上升。这个案例表现了BLDC电机的杰出操控性。
作为重要存储介质的硬盘，其旋转部分也选用了BLDC电机。因为它是需求长时间工作的电机，因而经用性很重要。当然，它还有竭力按捺电力耗费的用处。这儿的高功率也和电力的低耗费有关。
BLDC电机的用处还有许多
BLDC电机有望被应用在更广泛的范畴中。BLDC电机将会在小型机器人，尤其是在制作以外的范畴供给服务的“服务机器人”中得到广泛应用。“定位关于机器人很重要，不是应该运用随电脉冲数工作的步进电机吗？”或许会有人这么想。可是在力气操控方面，BLDC电机更适宜。别的，若选用步进电机，像机器人手腕这样的结构要固定在某个方位需求供给相当大的电流。若是BLDC电机，则能合作外力只供给所需的电力，然后按捺电力的耗费。
还可用于运送方面。一直以来，老年人电动车或高尔夫球车中大多选用简略的DC电机，但最近都开端选用具有杰出操控性的高功率BLDC电机了。能够经过纤细的操控，延伸电池的继续时间。BLDC电机还适用于无人机中。尤其是多轴机架的无人机，因为它是经过改动螺旋桨的旋转数来操控飞翔姿势的，因而能够精细操控旋转的BLDC电机很有优势。
怎么样？BLDC电机是功率高、操控性杰出、寿数长的优质电机。可是，要想将BLDC电机的力气发挥到极致，则需求正确的操控。该怎么操作呢？
仅靠衔接无法滚动
内转子型BLDC电机是典型的BLDC电机的一种，其外观与内部结构如下所示（图1）。带刷DC电机（以下称为DC电机）的转子上有线圈，外侧放有永磁体。BLDC电机的转子上有永磁体，外侧是线圈。BLCD电机的转子没有线圈，是永磁体，因而没有必要在转子上通电。完成了不带通电用的电刷的“无刷型”。
另一方面，与DC电机比较，操控也变得更难了。并不是只要将电机上的电缆接上电源就好了。原本就连电缆数目都不相同。和“将正极（+）和负极（-）连上电源”的办法不同。
图1：BLDC电机的外观及内部结构
转子是永磁体，因而无法通电。无需电刷及换向器，可追求延伸运用寿数
改动磁通量的方向
为了滚动BLDC电机，有必要操控线圈的电流方向及机遇。图2-A是将BLDC电机的定子（线圈）和转子（永磁体）形式化的成果。运用该图片，考虑一下转子旋转的状况吧。考虑运用3个线圈的状况。虽然实际上也有运用6个或以上的线圈的状况，但在考虑原理的基础上，每120度放一个线圈，运用3个线圈。电机将电气（电压、电流）转化为机械性旋转。图2-A的BLDC电机又是怎么滚动呢？先来看一看电机中产生了什么吧。
图2-A：BLDC电机滚动原理
BLDC电机中每隔120度放置一个线圈，一共放置三个线圈，操控通电相或线圈的电流
如图2-A所示，BLDC电机运用3个线圈。这三个线圈用以在通电后生成磁通量，将其命名为U、V、W。将该线圈通电试试看吧。线圈U（以下简称为“线圈”）上的电流途径记为U相，V的记载为V相，W的记载为W相。接下来看一看U相吧。向U相通电后，将产生如图2-B所示的箭头方向的磁通量。
但实际上，U、V、W的电缆都是相互衔接着的，因而无法仅向U相通电。在这儿，从U相向W相通电，会如图2-C所示在U、W产生磁通量。组成U和W的两个磁通量，变为图2-D所示的较大的磁通量。永磁体将进行旋转，以使该组成磁通量与中心的永磁体（转子）的N极方向相同。
图2-B：BLDC电机的滚动原理
从U相向W向通电。首要，只重视线圈U部分，则发现会产生如箭头般的磁通量
图2-C：BLDC电机的滚动原理
从U相向W相通电，则会产生方向不同的2个磁通量
图2-D：BLDC电机的滚动原理
从U相向W相通电，能够以为产生了两个磁通量组成的磁通量
若改动组成磁通量的方向，则永磁体也会随之改动。合作永磁体的方位，切换U相、V相、W相中通电的相，以改动组成磁通量的方向。接连履行此操作，则组成磁通量将产生旋转，然后产生磁场，转子旋转。
图3所示的是通电相与组成磁通量的联系。在该例中，按次序从1-6改动通电形式，则组成磁通量将顺时针旋转。经过改动组成磁通量的方向，操控速度，可操控转子的旋转速度。将切换这6种通电形式，操控电机的操控办法称为“120度通电操控”。
图3：转子的永久磁石会像被组成磁通量牵引相同旋转，电机的轴也会因而旋转
运用正弦波操控，进行流通的滚动
接下来，虽然在120度通电操控下组成磁通量的方向会产生旋转，但其方向不过只要6种。比方将图3的“通电形式1”改为“通电形式2”，则组成磁通量的方向将改动60度。然后转子将像被招引相同产生旋转。接下来，从“通电形式2”改为“通电形式3”，则组成磁通量的方向将再次改动60度。转子将再次被该改动所招引。这一现象将重复呈现。这一动作将变得僵硬。有时这动作还会宣布噪音。
能消除120度通电操控的缺陷，完成流通的滚动的正是“正弦波操控”。在120度通电操控中，组成磁通量被固定在了6个方向。进行操控，使其进行接连的改动。在图2-C的比方中，U和W生成的磁通量巨细相同。可是，若能较好地操控U相、V相、W相，则可让线圈各自生成巨细各异的磁通量，精细地操控组成磁通量的方向。调整U相、V相、W相各相的电流巨细，与此一起生成了组成磁通量。经过操控这一磁通量接连生成，可使电机流通地滚动。
图4：正弦波操控
正弦波操控可操控3相上的电流，生成组成磁通量，完成流通的滚动。可生成120度通电操控无法生成的方向上生成组成磁通量
运用逆变器操控电机
那么U、V、W各相上的电流又怎么呢？为便于了解，回想120度通电操控的状况看看吧。请再次查看图3。在通电形式1时，电流从U流至W;在通电形式2时，电流从U流至V。能够看出，每逢有电流活动的线圈的组合产生改动时，组成磁通量箭头的方向也会产生改动。
接下来，请看通电形式4。在该形式下，电流从W流至U，与通电形式1的方向相反。在DC电机中，像这样的电流方向的转化是由换向器和刷子的组合来进行了。可是，BLDC电机不运用这样的触摸型的办法。运用逆变器电路，更改电流的方向。在操控BLDC电机时，一般运用的是逆变器电路。
别的逆变器电路可改动各相中的外加电压，调整电流值。电压的调整中，常用的是PWM（Pulse Width Modulation=脉冲宽度调制）。PWM是一种经过调整脉冲ON/OFF的时间长度改动电压的办法，重要的是ON时间和OFF时间的比率（占空比）改动。若ON的比率较高，能够得到和进步电压相同的作用。若ON的比率下降，则能够得到和电压下降相同的作用（图5）。
为了完成PWM，现在还有装备了专用硬件的微电脑。进行正弦波操控时需操控3相的电压，因而比起只要2相通电的120度通电操控来说，软件要稍稍杂乱一些。逆变器是对驱动BLDC电机必要的电路。沟通电机中也运用了逆变器，但能够以为家电产品中所说的“逆变器式”简直运用的是BLDC电机。
图5：PWM输出与输出电压的联系
改动某时间内的ON时间，以改动电压的有用值。
ON时间越长，有用值越挨近施加100%电压时（ON时）的电压
运用方位传感器的BLDC电机
以上是BLDC电机的操控的概略。BLDC电机经过改动线圈生成的组成磁通量的方向，使转子的永磁体随之改动。
实际上，在以上的阐明中，还有一点没有说到。即BLDC电机中的传感器的存在。BLDC电机的操控是合作着转子（永磁体）的方位（视点）进行的。因而，获取转子方位的传感器是必需的。若没有传感器得知永磁体的方向时，转子可能会转至意料之外的方向。有传感器供给信息的话，就不会呈现这样的状况了。
表1中显现的是BLDC电机首要的方位检测用传感器的品种。依据操控办法的不同，需求的传感器也是不同的。在120度通电操控中，为判别要对哪个相通电，装备了可每60度输入一次信号的霍尔效应传感器。另一方面，关于精细操控组成磁通量的“矢量操控”（鄙人一项中阐明）来说，转角传感器或光电编码器等高精度传感器较为有用。
经过运用这些传感器能够检测出方位，但也会带来一些缺陷。传感器防尘才能较弱，并且保护也是不可或缺的。可运用的温度规模也会缩小。运用传感器或为此添加配线都会形本钱钱的上升，并且高精度传感器自身就价格昂扬。所以，“无传感器”这一办法上台了。它不运用方位检测用传感器，以此操控本钱，且不需求传感器相关的保护。但此次为了阐明原理，因而假定已从方位传感器获得了信息来吧。
| 传感器品种 | 首要用处 | 特征 |
|---|---|
| 120度通电操控 | 每60度获取一次信号。价格较低。不耐热。 |
| 正弦波操控、矢量操控 | 有增量型（可得知原方位开端的移动间隔）和肯定型（可得知当时方位的视点）两种。分辨率高，但防尘土才能较弱。 |
| 正弦波操控、矢量操控 | 分辨率高。即便在结实的恶劣环境下也可运用。 |
表1：方位检测专用传感器的品种及特征
经过矢量操控时间坚持高功率
正弦波操控为3相通电，流通地改动组成磁通量的方向，因而转子将流通地旋转。120度通电操控切换了U相、V相、W相中的2相，以此来使电机滚动，而正弦波操控则需求准确地操控3相的电流。并且操控的值是时间改动的沟通值，因而，操控变得更为困难。
在这儿上台的就是矢量操控了。矢量操控可经过坐标改换，把3相的沟通值作为2相的直流值进行核算，因而可简化操控。可是，矢量操控核算需求高分辨率下的转子的方位信息。方位检测有两种办法，即运用光电编码器或转角传感器等方位传感器的办法，以及依据各相的电流值进行核算的无传感器办法。经过该坐标改换可直接操控扭矩（旋转力）的相关电流值，然后完成没有剩余电流的高效操控。
可是，矢量操控中需求进行运用三角函数的坐标改换，或杂乱的核算处理。因而，大多状况下都会运用核算才能较强的微电脑作为操控用微电脑，比方装备了FPU（浮点运算器）的微电脑等。
