無刷直流 (BLDC) 電機是一種采用直流電源並通過外部電機控製器控製實現電子換向的電機。不同於有刷電機，BLDC 依(yi)靠(kao)外(wai)部(bu)控(kong)製(zhi)器(qi)實(shi)現(xian)換(huan)向(xiang)
，也(ye)就(jiu)是(shi)在(zai)電(dian)機(ji)相(xiang)上(shang)切(qie)換(huan)電(dian)流(liu)以(yi)產(chan)生(sheng)運(yun)動(dong)的(de)過(guo)程(cheng)。有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)具(ju)有(you)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)刷(shua)，其(qi)每(mei)旋(xuan)轉(zhuan)一(yi)圈(quan)可(ke)實(shi)現(xian)兩(liang)次(ci)換(huan)向(xiang)過(guo)程(cheng)，而(er) BLDC 電機則無電刷。由於自身的設計特性
，無刷電機能夠實現任意數量的換向磁極對。本文將回顧 BLDC 電機的基礎知識，探討其常見換向方法並介紹一種采集位置反饋信息的新解決方案。

BLDC 電動機換向的基礎知識

最常見的 BLDC 電機采用 3 相配置。相數與定子繞組數相匹配，而轉子磁極數根據應用需求的不同可以是任意數量對。因為 BLDC 電dian機ji的de轉zhuan子zi受shou旋xuan轉zhuan的de定ding子zi磁ci極ji影ying響xiang，所suo以yi須xu追zhui蹤zong定ding子zi磁ci極ji位wei置zhi
，以yi有you效xiao驅qu動dong三san個ge電dian機ji相xiang。為wei此ci，需xu使shi用yong電dian機ji控kong製zhi器qi在zai三san個ge電dian機ji相xiang上shang生sheng成cheng六liu步bu換huan向xiang模mo式shi。這zhe六liu步bu（或換向相）移動電磁場，進而使轉子永磁體推動電機軸（圖 1）。

圖 1：BLDC 電機的 6 步換向模式:（圖片來源：CUI Devices）

weileshikongzhiqinenggouyouxiaodishidianjihuanxiang，kongzhiqibixushizhonghuodeguanyuzhuanziweizhidezhunquexinxi。ziwushuadianjidanshengyilai

，huoerxiaoyingchuanganqijiuyizhishihuanxiangfankuideremenxuanze。zaidianxingqingkuangxia

，3 xiangkongzhixuyaosangechuanganqi。dianjidingzizhongqianrulejiancezhuanziweizhidehuoerxiaoyingchuanganqi，zheyangjiukeyiqiehuansanxiangdianqiaozhongdejingtiguanlaiqudongdianji。sangehuoerxiaoyingchuanganqideshuchuyibanbiaojiwei U、V 和 W 通道。遺憾的是，這種位置反饋法有一些缺點。雖然霍爾效應傳感器的 BOM 成本很低，但將這些傳感器集成到 BLDC zhongdechengbenkenengshidianjizongchengbendeliangbei。ciwai，kongzhiqizhinengconghuoerxiaoyingchuanganqihuodedianjiweizhidebufenxinxi，zhezaixuyaojingqueweizhifankuicainengzhengchangyunxingdexitongzhonghuizaochengwenti。

編碼器可提供更高的精度

在zai當dang今jin世shi界jie
，需xu要yao無wu刷shua直zhi流liu電dian動dong機ji的de係xi統tong對dui位wei置zhi測ce量liang精jing度du的de要yao求qiu遠yuan遠yuan高gao於yu以yi往wang。為wei此ci

，除chu了le霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi外wai，可ke將jiang增zeng量liang編bian碼ma器qi可ke與yu無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji配pei對dui使shi用yong。這zhe就jiu給gei出chu了le一yi個ge具ju有you改gai進jin型xing位wei置zhi反fan饋kui的de係xi統tong，但dan現xian在zai需xu要yao電dian機ji製zhi造zao商shang在zai電dian機ji中zhong添tian加jia兩liang個ge霍huo爾er傳chuan感gan器qi

，以yi及ji在zai裝zhuang配pei後hou增zeng加jia一yi個ge增zeng量liang編bian碼ma器qi。更geng好hao的de選xuan擇ze是shi忽hu略lve霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi，用yong換huan向xiang編bian碼ma器qi取qu代dai增zeng量liang編bian碼ma器qi。換huan向xiang編bian碼ma器qi具ju有you用yong於yu精jing確que位wei置zhi跟gen蹤zong的de增zeng量liang輸shu出chu，以yi及ji與yu電dian機ji的de特te定ding磁ci極ji配pei置zhi相xiang匹pi配pei的de換huan向xiang輸shu出chu，這zhe類lei器qi件jian如ru CUI Devices 的 AMT31 或 AMT33 係列器件。CUI Devices 的換向編碼器是數字式器件，可以對這些參數（包括極數
、分辨率和方向）進行編程。這樣
，工程師就能靈活地進行原型開發和測試
，減少多設計中的編碼器 SKU 數量。

對齊換向電機

當在電機上施加電流時，電機會旋轉
，反之，當旋轉電機時，就會產生電流。如果旋轉無刷直流電動機
，我們會看到 3 相的輸出與以下圖 2 suoshileisi。weishihuanxiangbianmaqi，shenzhihuoerxiaoyingchuanganqiyuwushuazhiliudiandongjizhengqueduiqi，suochanshengdehuanxiangboxingyingyufandiandongshiduiqi。chuantongshang
，zhejiangdaozhiyigefanfuguocheng，xuyaoyongdiertaidianjilaiqudongdiyitaidianji，bingxuyaoyongshiboqiguanchaboxing。zhekenenghuihaofeishijian，bingzengjiadazhizaochengben。

圖 2：換向輸出和電機相位（圖片來源：CUI Devices）

使用 AMT 容式編碼器幾乎能實現瞬時對齊
，且隻需要一個電源。安裝編碼器後，用戶隻需向對應於 AMT 編(bian)碼(ma)器(qi)所(suo)需(xu)起(qi)始(shi)位(wei)置(zhi)的(de)那(na)兩(liang)相(xiang)供(gong)電(dian)，並(bing)發(fa)出(chu)對(dui)齊(qi)命(ming)令(ling)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)
，用(yong)戶(hu)就(jiu)從(cong)根(gen)本(ben)上(shang)設(she)定(ding)了(le)編(bian)碼(ma)器(qi)的(de)換(huan)向(xiang)波(bo)形(xing)和(he)電(dian)機(ji)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)波(bo)形(xing)的(de)起(qi)始(shi)位(wei)置(zhi)。

除了易於對齊之外，AMT 編碼器的換向信號與電機磁極的對齊也更加精確。將換向編碼器對齊電機，隻是設置了起始位置（即換向波形的起始位置）。如ru果guo操cao作zuo適shi當dang，換huan向xiang波bo形xing應ying與yu電dian機ji的de反fan電dian動dong勢shi波bo形xing完wan全quan匹pi配pei。然ran而er
，這zhe總zong情qing況kuang並bing不bu是shi總zong能neng實shi現xian的de。使shi用yong霍huo爾er傳chuan感gan器qi或huo光guang學xue編bian碼ma器qi的de典dian型xing對dui齊qi範fan圍wei是shi在zai ±1 電度。另一方麵，AMT 編碼器可達到更高的精度，通常在 ±0.1 電度以內。AMT 編碼器的波形從 U 和 W 都是高電平時開始（上述波形中的第三個狀態）
；請谘詢電機製造商
，了解相應的反電動勢圖
，以確定在對齊過程中哪些相應該通電。

AMT 換向編碼器的方向設置

除了可編程極數和分辨率功能外，AMT 係列還為換向應用提供了方向設置——zheshidaduoshuqitahuanxiangbianmaqizhizaoshangmeiyoutigongdedutegongneng。jiandandishuo，tongguofangxiangwomennenggouzhidaobianmaqidezhouyinggaiyihezhongfangshixuanzhuan，yishihuanxiangxinhaoqianyi。tongchangqingkuangxia
，huanxiangbianmaqianzhuangzaidianjidehouzhoushang。zaizhezhongqingkuangxia，dangdianjinishizhenxuanzhuanshi（從電機後部看）
，換向信號在其狀態中前移。然而，如果編碼器安裝在前軸上，就根本上把編碼器翻轉過來了，現在當我們逆時針旋轉電機時（從電機後麵看），編碼器軸實際上是順時針旋轉的（從編碼器上自上而下看）。這意味著電機磁極與編碼器磁極的旋轉方向相反，如下圖 3 所示。至於其他不含這種可編程選項的技術，則需要對編碼器盤或 U
、V、W 通道進行物理交換，以完成同樣的任務。對於利用多個具有不同方向要求的無刷直流電機的應用來說，這種可編程功能可能特別有用。

圖 3：換向波形與反電動勢方向相反（圖片來源：CUI Devices）

結語

BLDC dianjideshiyongzaichixuzengchang，ruguocaiyongyangedekongzhihuiluhegaojingduweizhijiancefankui，zheleidianjikezaixuduoyingyongzhongbiaoxianchuse。huoerxiaoyingchuanganqideyiyuqidi BOM 成本
，多年來一直是首選解決方案
，但除了與增量編碼器配對使用外
，霍爾傳感器往往無法提供完整的電機位置信息。不過，CUI Devices 的 AMT 換向編碼器提供了一種多合一解決方案，完全不需要霍爾效應傳感器和增量編碼器。CUI Devices 的 AMT31 或 AMT33 換向編碼器以其靈活的可編程功能、簡單的安裝方式成為市場上最熱門的選擇。如本文所述，對於即將到來的 BLDC 電機項目來講
，在我們基本上了解換向編碼器原理後，就能讓這類編碼器成為一種引人注目的選擇。