无刷直流电动机工作原理

1）旋转磁场的产生

假定电机定子为3相6极，星型连接。转子为一对极。电流方向不同时，产生的磁场方向不同。若绕组的绕线方向一致，当电流从A相绕组流进，从B相绕组流出时，电流在两个绕组中产生的磁动势方向是不同的。

三相绕组通电遵循如下规则：
每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通；

6步通电顺序如下：
1.A+B-    2.C+B-   3.C+A-     4.B+A-   5. B+C-    6.A+C-
每步磁场旋转60度，每6步旋转磁场旋转一周；每步仅一个绕组被换相。

随着磁场的旋转，吸引转子磁极随之旋转。
磁场顺时针旋转，电机顺时针旋转：1→2→3→4→5→6
磁场逆时针旋转，电机顺时针旋转：6→5→4→3→2→1
1.A+B-    2.C+B-   3.C+A-     4.B+A-   5. B+C-    6.A+C-

2）如何实现换相

1.A+B-    2.C+B-   3.C+A-     4.B+A-   5. B+C-    6.A+C-
必须换相才能实现磁场的旋转，如果根据转子磁极的位置换相，并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互垂直的条件，就能取得最大转矩。
要想根据转子磁极的位置换相，换相时就必须知道转子的位置，但并不需要连续的位置信息，只要知道换相点的位置即可。
在BLDC中，一般采用3个开关型霍尔传感器测量转子的位置。由其输出的3位二进制编码去控制逆变器中6个功率管的导通实现换相。

霍尔元件+信号处理电路=霍尔传感器
利用霍尔效应，当施加的磁场达到“动作点”时，OC门输出低电压，称这种状态为“开”;当施加磁场达到“释放点” 使OC门输出高电压，称其为“关”。基于这个原理，可制成接近开关。
 

如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置，当N极逐渐靠近霍尔传感器即磁感应强度达到一定值时，其输出是导通状态；当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时，其输出仍然保持导通状态；只有磁场转变为S极并达到一定值时，其输出才翻转为截止状态。在S-N交替变化磁场下，传感器输出波形占高、低电平各占50%。
如果转子是一对极，则电机旋转一周霍尔传感器输出一个周期的电压波形，如果转子是两对极，则输出两个周期的电压波形。
 

直流无刷电机中一般安装3个霍尔传感器，间隔120度或60度按圆周分布。如果间隔120度，则3个霍尔传感器的输出波形相差120度电角度；输出信号中高、低电平各占180度电角度。如果规定输出信号高电平为“1”，低电平为“0”，则输出的三个信号可用3位二进制编码表示。
 

直流有刷电机绕组中的电流实际上也是正负交替的 ，只是从电刷外部看电流是单方向的。
直流有刷电机通过换向机构换向，直流无刷电机通过霍尔开关及逆变器换相。