BLDC電機是同步電機中的一種。也就是說，定子產生的磁場與轉子產生的磁場具有相同的頻率。
　　定子：有兩種類型的定子繞組：梯形和正弦電機。以定子繞組中線圈的互連方式為依據來區分這兩種電機，不同的連接方式 會產生不 同類型的 反電動 勢 （Electromotive Force，EMF）。梯形電機具有梯形的反電動勢，正弦電機具有正弦形式的反電動勢。除了反電動勢外，兩類電機中的相電流也有梯形和正弦之分。這就使正弦電機輸出的轉矩比梯形電機平滑。但是，隨之會帶來額外的成本，這是因為正弦電機中線圈在定子圓周上的分布形式會使繞組之間有額外的互連，從而增加了耗銅量。根據控制電源的輸出能力，選擇定子的額定電壓合適的電機。48 伏或更低額定電壓的電機適用于汽車、機器人和小型機械臂運動等應用。100 伏或更高額定電壓的電機適用于家用電器、自動化和工業應用。
　　轉子：轉子用永磁體制成，可有2 到 8對磁極，南磁極和北磁極交替排列。
　　霍爾傳感器 ：BLDC電機的換向是以電子方式控制的。要使 BLDC電機轉動，必須按一定的順序給定子繞組通電。為了確定按照通電順序哪一個繞組將得電，知道轉子的位置很重要。轉子的位置由定子中嵌入的霍爾效應傳感器檢測。 每當轉子磁極經過霍爾傳感器附近時，它們便會發出一個高電平或低電平信號，表示北磁極或南磁極正經過該傳感器。根據這三個霍爾傳感器信號的組合，就能決定換向的精確順序。
　　工作原理：每次換向，都有一個繞組連到控制電源的正極（電流進入繞組），第二個繞組連到負極 （電流從中流出），第三個處于失電狀態。轉矩是由定子線圈產生的磁場和永磁體之間的相互作用產生的。理想狀態下，轉矩峰值出現在兩個磁場正交時，而在兩磁場平行時最弱。為了保持電機轉動，由定子繞組產生的磁場應不斷變換位置，
　　因為轉子會向著與定子磁場平行的方向旋轉。 “六步換向”定義了給繞組加電的順序。
　　換向順序：每轉過60 個電角度，其中一個霍爾傳感器就會改變狀態。因此，完成電周期需要六步。在同步模式下，每轉過60 個電角度相電流切換一次。但是，一個電周期可能并不對應于完整的轉子機械轉動周期。完成一圈機械轉動要重復的電周期數取決于轉子磁極的對數。一般對于六步換向來說，n個磁極對把電機旋轉角度分為360/（6*n個）°。每對轉子磁極需要完成一個電周期。因此，電周期數/ 轉數等于轉子磁極對數。以彼此之間有 60 度相移的霍爾傳感器信號為例。正如我們之前在 “霍爾傳感器” 一節中討論的，霍爾傳感器彼此之間的相移可以是60°或 120°。在選擇控制特定電機的控制器時，應遵循電機制造商定義的順序 。如果標有PWMx 的信號根據該順序在導通（ON）和關斷（ OFF）之間切換，則電機將以額定轉速運行。這里假設直流母線電壓等于電機額定電壓加上開關兩端的電壓損耗。要改變轉速，這些信號必須以遠高于電機頻率的頻率進行脈寬調制 （Pulse Width Modulated，PWM）。作為一條經驗法則， PWM 頻率至少應該是電機****頻率的 10 倍。
       PWM的占空比在一次換向過程中變化時，提供給定子的平均電壓降低，從而降低了轉速。 PWM的另一個好處是，如果直流母線電壓比電機額定電壓高得多，可通過限制 PWM占空比對應于電機額定電壓的百分比來控制電機。這就增加了靈活性，可使控制器能與具有不同額定電壓的電機協同工作，通過控制PWM 占空比使控制器的平均輸出電壓與電機額定電壓匹配。
　　閉環控制：可通過測量電機的實際轉速來對轉速進行閉環控制。首先計算設定轉速和實際轉速間的誤差。可以用比例- 積分 -微分 （ Proportional plus Integral plus Derivative，P.I.D.）控制器放大轉速誤差，動態調整PWM 占空比。對于低成本、低分辨率的轉速要求，可用霍爾信號測量轉速反饋。
      可以用 PIC18FXX31 中的定時器計算霍爾信號兩個邊沿間的時間，并用該時間計算電機的實際轉速。對于高分辨率轉速測量，可在電機上安裝光電式編碼器，它能給出具有90 度相位差的兩個信號。用這些信號可以判定轉速和轉向。同時，多數編碼器還給出第三個索引信號，電機每轉動一周發出一個脈沖。它可以用在定位應用中。光電式編碼器有不同的每轉脈沖數（Pulse Per Revolution，PPR）可選，范圍從幾百到幾千不等。

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