引子

这段时间跟同事在主导基于公司自研mcu的电机控制应用，有了系统性梳理相关知识的想法，故开一专栏用于记录；
需要指明，这里的记录仅限于电机控制的应用；如非必要，也不会引入电机自身的基本特性相关描述，毕竟那些够写好几本书了……
以上，如有错误，还请指正！

1.三个基本定则

1.1 左手定则

位于磁场中的载流导体，会受到力的作用，力的方向可按左手定则确定，如下图所示：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，把手心面向 N 极，四指顺着电流的方向，那么大拇指所指方向就是载流导体在磁场中的受力方向。

力的大小为： F=BILsinθ
其中：
B为磁感应强度（单位 T）
I为电流大小（单位 A）
L为导体有效长度（单位 Lm）
F为力的大小（单位 N）
θ 为：和 B I 的夹角。

1.2 右手定则

在磁场中运动的导体因切割磁力线会感生出电动势 E，如下图所示：

其大小为： E=vBLsinθ
其中：
v 为导体的运动速度（单位 m/s），
B 为磁感应强度（单位 T）
L 为导体长度（单位 m）
θ 为：B 和 L的夹角

1.2 右手螺旋定则

用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的 N 极，如下图所示：

2.电机结构及其工作原理

2-1.永磁有刷直流电机

有刷电机是我们日常生活中最常见的电机，例如玩具车、小风扇等；分析有刷电机的工作原理，有助于我们了解后续无刷电机。
有刷电机采用机械换向，定子一般由永磁磁铁构成，当前一些高速大功率的有刷电机，甚至大多采取了钕铁硼作为定子材料；其转子则由线圈组成，线圈的引出线与换向器（又称滑环）连接，换向器的换向节点与绕组呈90°，两根碳刷则被对应的两根弹簧紧紧的压在换向器上面，电极的引线最终从碳刷上引出，如下图所示：通过左手定则、我们知道了在往电极通入电流时，绕组的受力方向；
通过右手螺旋定则、我们知道了在往电极通入电流时，绕组的磁场极性；
或者还可以通过同性相斥、异性相吸的原理，来了解电极通入电流时，电机的旋转方向；
当绕组旋转到与磁场垂直时，通过左手定则，它们之间的力相等，但方向相反，于是被相互抵消，此时，通过右手螺旋定则，一旦将绕组的电流切换极性，使绕组磁场极性反转，那么绕组将继续旋转下去；
与绕组呈90°的换向器换向节点，配合换向节点的碳刷，正是这个扮演了这个切换电流极性的角色。

2-1.永磁无刷直流电机

无刷电机以其长寿命、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点，正逐渐成为市场主流；
无刷电机与有刷电机最大的区别在于无刷电机采用了电子换向，其使用寿命因此得到巨幅提升，其绝大部分的构造如下图所示：
由图可见，无刷电机在定子部分，仍采用永磁磁铁作为定子材料，但在转子部分，则是将三组绕组的一端以“Y”型连接，另一端则引出作U/V/W(A/B/C)三相，供电子换向器连接。
为了方便叙述，我们可以根据其绕线方式，简化成3个公共点相连的线圈，如下图所示：

如上图所示，假设每组绕组特性一致，当AC两线流通电流，根据右手螺旋定则、通电的绕组会产生各自的磁场，它们的合成磁场会满足矢量合成的原则，如下图所示：
当三相相线两两通电时，会有 6 种工况，分别是 AB、 AC、BC、BA、CA、CB，此时，参考上图所示的合成磁场，有下图的6种磁场变化：
由上图可知，只要按照正确的顺序往三相之间通如电流，则无刷电机就能够正确的旋转起来。
但是，知道了换向顺序，对于只懂得按照人类既定规则蠢蠢运行的电子电路来说，还有一个更重要的问题，那就是换向时机！
在之前对于有刷电机的分析中，我们知道有刷电机的换向时机，是在绕组与磁场垂直时，与绕组呈90°的换向器换向节点，及配合换向节点的碳刷自动切换的。
那么、对于无刷电机的电子换向器来说，该如何获得正确的换向时机呢？
太晚了，要睡觉了，有时间再更下一篇~

最后

以上就是无私咖啡豆为你收集整理的01：电机控制的基本原理引子1.三个基本定则2.电机结构及其工作原理的全部内容，希望文章能够帮你解决01：电机控制的基本原理引子1.三个基本定则2.电机结构及其工作原理所遇到的程序开发问题。

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