一、有刷馬達(dá)的原理    
要講清這一問題，那就應(yīng)粗略地了解一下有刷馬達(dá)的工作原理。接下來用一個(gè)三電極、二磁極內(nèi)轉(zhuǎn)子有刷馬達(dá)作為演示。
 
二、無刷電機(jī)工作原理
首先，無刷電機(jī)不是直流電機(jī)，模型雖然是直流電池供電，但通過無刷電調(diào)之后就轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳�相交變電流傳輸�(shù)搅巳齻�(gè)極性上。通過下圖可以看出，無刷電機(jī)是沒有碳刷的，和有刷相反，無刷電機(jī)的磁鐵成了轉(zhuǎn)子~
 
三、無刷電機(jī)的命名
相對有刷電機(jī)，無刷電機(jī)的命名好理解很多，一般它由四個(gè)數(shù)字組成，例如2040無刷電機(jī)。這個(gè)數(shù)字僅代表電機(jī)的外形尺寸，2040表示直徑為20mm，長度為40mm的電機(jī)。同理3650無刷電機(jī)表示此電機(jī)直徑36mm，長度50mm。
其實(shí)370有刷電機(jī)的大小和2530無刷電機(jī)一樣，540電機(jī)的大小和3650無刷電機(jī)一樣。
四、無刷電機(jī)的特點(diǎn)
1、沒有碳刷，理論上轉(zhuǎn)子無需和外界有導(dǎo)體上的鏈接。
2、在運(yùn)行過程中，無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是靠交流電的頻率決定的，所以頻率越高無刷電機(jī)可以轉(zhuǎn)得越快。
3、無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是嚴(yán)格按照KV值設(shè)定的，1000KV表示每一福特電機(jī)轉(zhuǎn)速加快1000轉(zhuǎn)。所以電壓為5V時(shí)，1000kv的無刷電機(jī)轉(zhuǎn)速5000rpm。
4、在運(yùn)行過程中，同樣轉(zhuǎn)速電機(jī)的扭力是靠電調(diào)輸出的電流強(qiáng)度決定的，電流越大扭力越大。(理想狀態(tài)下，我們“聰明”的無刷電調(diào)會(huì)不斷“監(jiān)測”我們的電機(jī)是否需要更大的扭力，同時(shí)也會(huì)保證扭力不過剩，以免浪費(fèi)表情)
五、外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)
上面無刷電機(jī)工作原理圖所示的是內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，顧名思義，磁鐵在里邊。而外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)則相反，它的磁鐵“包”在外面，而A、B、C電極在里邊，這樣的設(shè)計(jì)可以讓電機(jī)的扭力更大，但轉(zhuǎn)速卻上不來。在模型中，一般外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的KV值在2000以內(nèi)，而內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)則可以到8000-9000kv。因?yàn)檫@個(gè)原因，一般飛機(jī)上常見外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，而模型車和模型船一般都使用內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)。
六、有感無刷和無感無刷
要說明這個(gè)問題首先要弄懂感是感的啥~，有感無刷中的感是指“霍爾傳感器”，那么什么是“霍爾”呢？霍爾是指的霍爾效應(yīng)，這一現(xiàn)象是美國物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。這個(gè)電勢差也被叫做霍爾電勢差。
那么我們?yōu)槭裁匆�感�?yīng)這玩意？要說清這個(gè)問題就必須從無感無刷的一個(gè)缺點(diǎn)說起。剛才說了無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是靠交流電頻率決定的，那么電調(diào)要想方設(shè)法弄明白目前電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及當(dāng)前電機(jī)的狀態(tài)。其實(shí)這對已經(jīng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)來說很容易，但對于一個(gè)剛剛起步或者運(yùn)行速度很慢的電機(jī)來說就顯得比較麻煩了(很難較準(zhǔn)確的測出電機(jī)轉(zhuǎn)速的狀態(tài))，所以無感無刷電機(jī)會(huì)在低速時(shí)線性不好甚至可能會(huì)顫抖，而起步的扭力也難以強(qiáng)過同等級(jí)有刷電機(jī)。
但是人們發(fā)現(xiàn)無論什么運(yùn)行狀態(tài)的無刷電機(jī)，它的霍爾效應(yīng)都是明顯的，所以通過霍爾效應(yīng)電調(diào)可以很容易的知道無論高速還是低速電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而解決了無感無刷電機(jī)的毛病！但就目前來看霍爾傳感器并不是廉價(jià)貨，所以有感無刷電機(jī)、電調(diào)的價(jià)格會(huì)比無感無刷貴上許多。
七、常見模型用有刷、無感無刷、有感無刷電機(jī)對比
有刷電機(jī)　　　　無感無刷　　　　有感無刷
轉(zhuǎn)換效率：　　　　　　　　低　　　　　　　高　　　　　　　　高
電機(jī)輸出功率：　　　　　　低　　　　　　　高　　　　　　　　高
起步扭力：　　　　　　　　好　　　　　　　一般　　　　　　　好
中高速扭力：　　　　　　　一般　　　　　　好　　　　　　　　好
低速線性：　　　　　　　　較好　　　　　　一般　　　　　　　好
中高速線性：　　　　　　　好　　　　　　　好　　　　　　　　好
最高速度(一般540電機(jī))：　常見2萬　　　　常見5萬　　　　　常見5萬
易磨損程度：　　　　　　容易磨損　　　　不易磨損　　　　　不易磨損
電機(jī)價(jià)格(540級(jí))　　　　中檔100RMB　　　最低120RMB　　　最低200RMB
電調(diào)價(jià)格(540級(jí))　　　中檔平均120左右 最低200RMB　　　最低300RMB
 
無刷電機(jī)的工作原理詳細(xì)解讀
分享一篇關(guān)于無刷電機(jī)的工作原理一些知識(shí)，確保只要有高一物理知識(shí)的朋友就能夠看得懂，希望有興趣的朋友耐心往下看，相互學(xué)習(xí)! 首先給大家復(fù)習(xí)幾個(gè)基礎(chǔ)定則：左手定則、右手定則、右手螺旋定則。別懵逼，我下面會(huì)給大家解釋。 左手定則，這個(gè)是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)受力分析的基礎(chǔ)，簡單說就是磁場中的載流導(dǎo)體，會(huì)受到力的作用。
 
讓磁感線穿過手掌正面，手指方向?yàn)殡娏鞣较颍�大拇指方向�(yàn)楫a(chǎn)生磁力的方向，我相信喜歡玩模型的人都還有一定物理基礎(chǔ)的哈哈。 右手定則，這是產(chǎn)生感生電動(dòng)勢的基礎(chǔ)，跟左手定則的相反，磁場中的導(dǎo)體因受到力的牽引切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢。
 
讓磁感線穿過掌心，大拇指方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)方向，手指方向?yàn)楫a(chǎn)生的電動(dòng)勢方向。為什么要講感生電動(dòng)勢呢?不知道大家有沒有類似的經(jīng)歷，把電機(jī)的三相線合在一起，用手去轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)阻力非常大，這就是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)過程中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢，從而產(chǎn)生電流，磁場中電流流過導(dǎo)體又會(huì)產(chǎn)生和轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力，大家就會(huì)感覺轉(zhuǎn)動(dòng)有很大的阻力。不信可以試試。
 
三相線分開，電機(jī)可以輕松轉(zhuǎn)動(dòng)
 
三相線合并，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力非常大 右手螺旋定則，用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通電螺旋管的N極。
 
這個(gè)定則是通電線圈判斷極性的基礎(chǔ)，紅色箭頭方向即為電流方向。 看完了三大定則，我們接下來先看看電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本原理。 第一部分：直流電機(jī)模型 我們找到一個(gè)中學(xué)物理學(xué)過的直流電機(jī)的模型，通過磁回路分析法來進(jìn)行一個(gè)簡單的分析。
 
狀態(tài)1 當(dāng)兩頭的線圈通上電流時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則，會(huì)產(chǎn)生方向指向右的外加磁感應(yīng)強(qiáng)度B(如粗箭頭方向所示)，而中間的轉(zhuǎn)子會(huì)盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致，以形成一個(gè)最短閉合磁力線回路，這樣內(nèi)轉(zhuǎn)子就會(huì)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了。 當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場方向與外部磁場方向垂直時(shí)，轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩最大。注意這里說的是“力矩”最大，而不是“力”最大。誠然，在轉(zhuǎn)子磁場與外部磁場方向一致時(shí)，轉(zhuǎn)子所受磁力最大，但此時(shí)轉(zhuǎn)子呈水平狀態(tài)，力臂為0，當(dāng)然也就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)了。補(bǔ)充一句，力矩是力與力臂的乘積。其中一個(gè)為零，乘積就為零了。 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到水平位置時(shí)，雖然不再受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的作用，但由于慣性原因，還會(huì)繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)若改變兩頭螺線管的電流方向，如下圖所示，轉(zhuǎn)子就會(huì)繼續(xù)順時(shí)針向前轉(zhuǎn)動(dòng)，
 
狀態(tài)2 如此不斷改變兩頭螺線管的電流方向，內(nèi)轉(zhuǎn)子就會(huì)不停轉(zhuǎn)起來了。改變電流方向的這一動(dòng)作，就叫做換相。補(bǔ)充一句：何時(shí)換相只與轉(zhuǎn)子的位置有關(guān)，而與其他任何量無直接關(guān)系。 第二部分：三相二極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī) 一般來說，定子的三相繞組有星形聯(lián)結(jié)方式和三角聯(lián)結(jié)方式，而“三相星形聯(lián)結(jié)的二二導(dǎo)通方式”最為常用，這里就用該模型來做個(gè)簡單分析。
 
上圖顯示了定子繞組的聯(lián)結(jié)方式(轉(zhuǎn)子未畫出假想是個(gè)二極磁鐵)，三個(gè)繞組通過中心的連接點(diǎn)以“Y”型的方式被聯(lián)結(jié)在一起。整個(gè)電機(jī)就引出三根線A, B, C。當(dāng)它們之間兩兩通電時(shí)，有6種情況，分別是AB, AC, BC, BA, CA, CB注意這是有順序的。 下面我看第一階段：AB相通電
 
當(dāng)AB相通電，則A極線圈產(chǎn)生的磁感線方向如紅色箭頭所示，B極產(chǎn)生的磁感線方向如圖藍(lán)色箭頭所示，那么產(chǎn)生的合力方向即為綠色箭頭所示，那么假設(shè)其中有一個(gè)二極磁鐵，則根據(jù)“中間的轉(zhuǎn)子會(huì)盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致”則N極方向會(huì)與綠色箭頭所示方向重合。至于C，暫時(shí)沒他什么事。 第二階段：AC相通電
 
第三階段：BC相通電
 
第三階段：BA相通電
 
為了節(jié)省篇幅，我們就不一一描述CACB的模型，大家可以自己類推一下。以下為中間磁鐵(轉(zhuǎn)子)的狀態(tài)圖：
 
每個(gè)過程轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60度
 
六個(gè)過程即完成了完整的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中6次換相 第三部分：三相多繞組多極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī) 我們再來看一個(gè)復(fù)雜點(diǎn)的，圖(a)是一個(gè)三相九繞組六極(三對極)內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，它的繞組連線方式見圖 (b)。從圖(b)可見，其三相繞組也是在中間點(diǎn)連接在一起的，也屬于星形聯(lián)結(jié)方式。一般而言，電機(jī)的繞組數(shù)量都和永磁極的數(shù)量是不一致的(比如用9繞組6極，而不是6繞組6極)，這樣是為了防止定子的齒與轉(zhuǎn)子的磁鋼相吸對齊。
 
其運(yùn)動(dòng)的原則是：轉(zhuǎn)子的N極與通電繞組的S極有對齊的運(yùn)動(dòng)趨勢，而轉(zhuǎn)子的S極與通電繞組的N極有對齊的運(yùn)動(dòng)趨勢。 即為S與N相互吸引，注意跟之前的分析方法有一定的區(qū)別。 好吧，還是再幫大家分析一下吧， 第一階段：AB相通電
 
第二階段：AC相通電
 
第三階段：BC相通電
 
第四階段：BA通電
 
第五階段：CA通電
 
第六階段：CB通電
 
以上為六個(gè)不同的通電狀態(tài)，其中經(jīng)歷了五個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程。每個(gè)過程為20度。
 
第四部分：外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī) 看完了內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們來看外轉(zhuǎn)子的。其區(qū)別就在于，外轉(zhuǎn)子電機(jī)將原來處于中心位置的磁鋼做成一片片，貼到了外殼上，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，是整個(gè)外殼在轉(zhuǎn)，而中間的線圈定子不動(dòng)。外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)較內(nèi)轉(zhuǎn)子來說，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要大很多(因?yàn)檗D(zhuǎn)子的主要質(zhì)量都集中在外殼上)，所以轉(zhuǎn)速較內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)要慢，通常KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運(yùn)用的無刷電機(jī) 順便啰嗦一下吧。無刷電機(jī)KV值定義為：轉(zhuǎn)速/V，意思為輸入電壓每增加1伏特，無刷電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。比如說，標(biāo)稱值為1000KV的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，在11伏的電壓條件下，最大空載轉(zhuǎn)速即為：11000rpm(rpm的含義是：轉(zhuǎn)/分鐘)。 同系列同外形尺寸的無刷電機(jī)，根據(jù)繞線匝數(shù)的多少，會(huì)表現(xiàn)出不同的KV特性。繞線匝數(shù)多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大;繞線匝數(shù)少的，KV值高，最高輸出電流大，扭力小。我先前測試過穿越機(jī)2204電機(jī)的極限電流，單電機(jī)能彪上25A，而2212系列電機(jī)15A都上不了。 外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)
 
分析方法也和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)類似，大家可以自己分析一下，根據(jù)右手螺旋定理判斷線圈的N/S極，轉(zhuǎn)子永磁體的N極與定子繞組的S極有對齊(吸引)的趨勢，轉(zhuǎn)子永磁體的S極與定子繞組的N極有對齊(吸引)的趨勢，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 經(jīng)典無刷電機(jī)2212 1000kv電機(jī)結(jié)構(gòu)分析。
 
圖為DJI 2312S電機(jī)和XXD 2212電機(jī)的(解剖圖) 其結(jié)構(gòu)如下：定子繞組固定在底座上，轉(zhuǎn)軸和外殼固定在一起形成轉(zhuǎn)子，插入定子中間的軸承。
 
圖為xxd2212線圈拆解圖
 
圖為12繞組14極(即7對極)，電機(jī)繞組繞發(fā)圖 后面畫出了6種兩相通電的情形，可以看出，盡管繞組和磁極的數(shù)量可以有許多種變化，但從電調(diào)控制的角度看，其通電次序其實(shí)是相同的，也就是說，不管外轉(zhuǎn)子還是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進(jìn)行通電換相。當(dāng)然，如果你想讓電機(jī)反轉(zhuǎn)的話，電子方法是按倒過來的次序通電;物理方法直接對調(diào)任意兩根線，假設(shè)A和B對調(diào)，那么順序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA，大家有沒有發(fā)現(xiàn)這里順序就完全倒過來了。

AB相通電

AC相通電

BC相通電

BA相通電

CA相通電

CB相通電
要說明一下的是，由于每根引出線同時(shí)接入兩個(gè)繞組，所以電流是分兩路走的。這里為使問題盡量簡單化，下面幾個(gè)圖中只畫出了主要一路的電流方向，還有一路電流未畫出，另一路電流的具體情況放在后面進(jìn)行分析，涉及到電路檢測換相位置。