本文主要是關(guān)于無刷電機的相關(guān)介紹，并著重對無刷點擊增加功率的方法進(jìn)行了詳盡的闡述。

無刷電機

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

工作原理

無刷直流電動機是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來實現(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、機械噪聲低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設(shè)備中。

無刷直流電動機由永磁體轉(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。 ［2］

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機，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://m.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機，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，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會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機，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，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）。

相關(guān)對比

有刷電機缺點

（1）摩擦大，損耗大

老模友們在以前玩有刷電機的時候都碰到這個問題，那就是使用電機一段時間以后，需要打開電機來清理電機的碳刷，費時費力，維護(hù)強度不亞于來一次家庭大掃除。

（2）發(fā)熱大，壽命短

由于有刷電機的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機整體電阻較大，容易發(fā)熱，而永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會退磁的，使電機性能下降，影響有刷電機的壽命。

（3）效率低，輸出功率小

上面說到的有刷電機發(fā)熱問題，很大程度是因為電流做功在電機內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機的輸出功率不大，效率也不高。

無刷電機優(yōu)點

（1）無電刷、低干擾

無刷電機去除了電刷，最直接的變化就是沒有了有刷電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。

（2）噪音低，運轉(zhuǎn)順暢

無刷電機沒有了電刷，運轉(zhuǎn)時摩擦力大大減小，運行順暢，噪音會低許多，這個優(yōu)點對于模型運行穩(wěn)定性是一個巨大的支持。

（3）壽命長，低維護(hù)成本

少了電刷，無刷電機的磨損主要是在軸承上了，從機械角度看，無刷電機幾乎是一種免維護(hù)的電動機了，必要的時候，只需做一些除塵維護(hù)即可。上下一比較，就知道無刷電機相對于有刷電機的優(yōu)勢在哪里了，但是萬事都不是絕對的，有刷電機低速扭力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大等性能特點是無刷電機不可替代的，不過就無刷電機的使用方便性來看，隨著無刷控制器的成本下降趨勢和國內(nèi)外無刷技術(shù)的發(fā)展與市場競爭，無刷動力系統(tǒng)正在高速的發(fā)展與普及階段，這也極大促進(jìn)了模型運動的發(fā)展。

無刷電機怎樣增加功率

轉(zhuǎn)速不變，扭矩肯定要加大了，也就是說定轉(zhuǎn)子的內(nèi)外徑不變，只加長定子和轉(zhuǎn)子（磁鋼）。

無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負(fù)載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。

如果不考慮轉(zhuǎn)速，單從“加大功率”的角度說是可以的，唯一的辦法是更改電動機的極對數(shù)（前提條件是極數(shù)本身大于2極），功率可以提高很多（甚至翻倍提高）。6極電機改為2極，功率可提高約一倍，4極電機改為2極電機，功率約提高1/3，如果本身就是二極電機，那就沒辦法了。

這是電機改造時最常用的辦法！

但高價較高，需改造定子繞組！

無刷電機的特點

無刷電機是一種交流電機，也就是說它的三根電纜輸送的是相位差為120度的三相交流電。當(dāng)然這個你不懂，我也不說啥，因為沒啥用。

無刷電機你買的時候，考慮兩個參數(shù)：大小和KV。

KV只由這幾個參數(shù)決定：定子上面的線圈匝數(shù)和級數(shù)。這個和線圈的粗細(xì)，大小都沒有關(guān)系。而電機的大小，比如大家熟悉的2212或者我用的比較多的4530，更多的表示了一種尺寸。而電機的尺寸的含義，也就是定子上面可以繞多少銅。

要我說，電機特別簡單。同樣的電機，你繞的銅越多，它的功率就越大。

比如同樣KV的電機，匝數(shù)相同。有的電機用的銅線比較細(xì)，它的功率就小。有的比較粗，它的功率就大。而眾所周知銅線都是圓的，越粗的線造成的后果就是效率低，因為有空隙你塞不進(jìn)去。所以有的電機通過纏多股細(xì)線來增加能纏上去的銅線的量。

但是電機的實際功率，它本身不重要，而要看其負(fù)載。

無刷電機是一種交流電機，也就是說它的三根電纜輸送的是相位差為120度的三相交流電。當(dāng)然這個你不懂，我也不說啥，因為沒啥用。

無刷電機你買的時候，考慮兩個參數(shù)：大小和KV。

KV只由這幾個參數(shù)決定：定子上面的線圈匝數(shù)和級數(shù)。這個和線圈的粗細(xì)，大小都沒有關(guān)系。而電機的大小，比如大家熟悉的2212或者我用的比較多的4530，更多的表示了一種尺寸。而電機的尺寸的含義，也就是定子上面可以繞多少銅。

要我說，電機特別簡單。同樣的電機，你繞的銅越多，它的功率就越大。

比如同樣KV的電機，匝數(shù)相同。有的電機用的銅線比較細(xì)，它的功率就小。有的比較粗，它的功率就大。而眾所周知銅線都是圓的，越粗的線造成的后果就是效率低，因為有空隙你塞不進(jìn)去。所以有的電機通過纏多股細(xì)線來增加能纏上去的銅線的量。

但是電機的實際功率，它本身不重要，而要看其負(fù)載。

2212電機大多數(shù)配的都是30a左右的電調(diào)，這無可厚非。但是我現(xiàn)在要澄清一個事實。如果按照xxd或者朗宇這種電機的功率講的話，其實10a用來維持功率就足夠了。但是有一點在于如果你的電調(diào)最大是10a，在啟動的時候，電機的負(fù)載是相當(dāng)大的。想象一下，電機轉(zhuǎn)速為0，但是期望轉(zhuǎn)速是10000rpm，這一瞬間電機幾乎到了峰值功率。雖然時間很短，10a電調(diào)也不會出啥事，但是總歸是超了，不安全。如果你的電調(diào)本身就渣的話，就是一個悲劇了。所以電調(diào)用20到40a的還是一個好選擇。

提到電機，就不能不提電池。

（科普：c數(shù)指的是電流相對于電池的大小。對于一塊x毫安時的電池，c數(shù)為n的含義就是x*n/1000安培）

電池的c數(shù)是越大越好，但是大c數(shù)電池特別貴。

如果你按照我所說的c數(shù)計算，會發(fā)現(xiàn)2200mah，20c的電池的放電已經(jīng)達(dá)到了44a，幾乎這個級別不需要更大了。那為什么會出現(xiàn)像tp這種65c的電池呢？有必要嗎？

有！

電池的放電c數(shù)代表的是放電能力，電池放電的時候，一方面電流變大，而另一方面電池的電壓會變小。

比如剛才說的2200mah，20c的電池，以3s，11.1v，滿電電壓12.6v為例。它在44a放電的時候，其電壓幾乎下降到了原電壓的一半，達(dá)到了7v。而我剛才說的tp天價電池，它的電壓幾乎不變，在11.5左右。電池的壓降現(xiàn)象大家放電的時候插上BB響就能看出來。

所以c數(shù)這個東西，如果電池買得起，還是越大越好。

無刷電機結(jié)構(gòu)與控制

我們先看一般直流電機的結(jié)構(gòu)，以下是一個簡略圖。

外部保持不動的部分叫定子（stator），它含有兩個或多個永磁極。而中間轉(zhuǎn)動的部分是轉(zhuǎn)子（rotor），轉(zhuǎn)子由繞組（windings）組成并且與換向器（commutator）相連接。繞組使轉(zhuǎn)子的磁極與定子的永磁極相反，異性磁極相互吸引，使轉(zhuǎn)子運動，直至與定子的永磁極對齊。當(dāng)轉(zhuǎn)子剛好達(dá)到對齊位置時，電刷（brushes）移過換向器的連接處，激活下一組繞組，使電機繼續(xù)運動。

那無刷（Brushless）電機又與之有何不同呢？顧名思義，無刷電機是沒有電刷和換向器的電機，也可稱作無換向器電機。無刷電機的轉(zhuǎn)子為永磁體而定子由多個繞組組成。相當(dāng)于是將傳統(tǒng)直流電機的結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外翻轉(zhuǎn)。繞組被連接到控制電路，控制電路代替了換向器的作用，負(fù)責(zé)激活相應(yīng)的合適的繞組。繞組按照旋轉(zhuǎn)的方向被逐個激活，被激活的定子繞組的磁極吸引轉(zhuǎn)子的磁極，在達(dá)到對齊位置時轉(zhuǎn)換。

無刷直流電機可根據(jù)定子繞組的數(shù)量配置為單相、雙相、三相。其中三相應(yīng)用最廣。

這張簡略的對比圖很好的展示了一般直流電機和無刷電機的結(jié)構(gòu)差異。

它有什么優(yōu)勢？

那么無刷電機的優(yōu)勢何在呢？

首先，沒有了電刷和換向器，傳統(tǒng)直流電機被限制向高速大容量電機發(fā)展的幾個因素，如換向火花、換向器的機械強度、電刷磨損等問題都通過改變換向條件的方法得到了很好的解決。沒有滑動接觸也就解決了換向火花的問題，使其能在易爆環(huán)境中使用。無刷的結(jié)構(gòu)也提高了效率，電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗，消除了多級減速耗，綜合節(jié)電率可達(dá)20%~60%。

其二，可以低速大功率運行，可以省去減速機直接驅(qū)動大的負(fù)載；轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小；無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強等。

再有，耐顛簸震動，噪音低，震動小，運轉(zhuǎn)平滑，壽命長。

廣泛應(yīng)用

具備這些優(yōu)勢，使得無刷電機在生產(chǎn)生活中被廣泛運用。

隨著無刷電機生產(chǎn)設(shè)計和控制水平的提升，它被更加廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。概括來說主要有三種用途：持續(xù)負(fù)載應(yīng)用、可變負(fù)載應(yīng)用、定位應(yīng)用。

大到航空航天的機械臂控制、陀螺儀與舵機驅(qū)動，或是汽車工業(yè)領(lǐng)域中的油泵控制、電控制器、發(fā)動機控制等，小到日常生活中的吸塵器、攪拌機、電吹風(fēng)機、攝像機和家用電風(fēng)扇等其他家用電器，或是數(shù)碼相機、激光打印機、復(fù)印機、傳真機、錄音機、LD影碟機和碎紙機等辦公設(shè)備的驅(qū)動，都能看到無刷電機的身影。

還有一個不得不提的，近年來備受關(guān)注的應(yīng)用是，無人機、飛行器領(lǐng)域。大疆無人機的成功使航拍系統(tǒng)普及到平常百姓家，人們也開始越來越關(guān)注這一新興產(chǎn)業(yè)。

結(jié)語

關(guān)于無刷電機的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

相關(guān)閱讀推薦：關(guān)于無刷電機能穩(wěn)定工作的解決方案

相關(guān)閱讀推薦：無刷電機和有刷電機有什么區(qū)別