無刷直流電機實際上是永磁同步電機，對于力的來源主要是磁力線的畸變，簡單來說就是如果定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場磁力線方向一致，那么這個時候磁力線會很平滑，大家就很和諧，之間不會產(chǎn)生力矩；但是如果轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場方向不一致，那么磁力線的分布便會不均勻，這個時候磁場之間則會通過相互作用使得定轉(zhuǎn)子磁場方向一致，從而產(chǎn)生力矩；因此對于直流無刷電機，你只要使得定子磁場以某一速度在空間旋轉(zhuǎn)，磁力線這種反畸變力便會使得轉(zhuǎn)子磁場也以與定子磁場相同的速度旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)永磁同步；你可以想象，如果負載轉(zhuǎn)矩為0，那么在旋轉(zhuǎn)的過程中定轉(zhuǎn)子磁場的方向必然會接近重合，而如果有一個恒定的負載轉(zhuǎn)矩，那么定轉(zhuǎn)子之間的磁場會有一個固定的夾角，這個角度的大小與負載轉(zhuǎn)矩的大小一致。

無刷直流電機原理

無刷直流電機的定子是線圈繞組電樞，轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機通以固定的直流電流，則電機只能產(chǎn)生不變的磁場，電機不能轉(zhuǎn)動起來，只有實時檢測電機轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機的不同相通以對應的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場，電機才可以跟著磁場轉(zhuǎn)動起來。

如圖所示為無刷直流電機的轉(zhuǎn)動原理示意圖，為了方便描述，電機定子的線圈中心抽頭接電機電源POWER，各相的端點接功率管，位置傳感器導通時使功率管的G極接12V，功率管導通，對應的相線圈被通電。由于三個位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，會依次導通，使得對應的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化，電機轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動起來，這就是無刷直流電機的基本轉(zhuǎn)動原理——檢測轉(zhuǎn)子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場的方向連續(xù)均勻地變化。

圖：無刷直流電機轉(zhuǎn)動原理示意圖

現(xiàn)代控制方法

無刷直流電機目前這個概念定義不明確。一般認為BLDC無刷直流是方波控制，PMSM永磁同步是正弦波控制（矢量控制）。但是從電機本體看，他們之間的區(qū)別僅僅是氣隙磁場形狀問題，純方波磁場基本沒法設計到，都是梯形波。

對于bldc，控制上是換相六拍，霍爾傳感器。有的人用正弦波（插補）降低轉(zhuǎn)距脈動，bldc低速特性不好。沒有所謂現(xiàn)代控制方法，只能說目前研究到什么地步了，比如說他的無位置傳感器算法。bldc目前相對屬于落后一點的控制算法，舊產(chǎn)品會用到，或者是超高速電機會用到（一個基波周期的開關次數(shù)極少），普通應用還是pmsm的矢量控制研究較多。下面說pmsm。

對于pmsm，普通矢量控制已經(jīng)成熟，有幾個控制上的研究方向：無位置傳感器（反電動勢觀測，包含模型參考自適應，滑模，卡爾慢等，以及適于低速的高頻注入法），mtpa最大轉(zhuǎn)距電流比控制（銅耗最優(yōu)，希望不需要電機參數(shù)就能實現(xiàn)的通用化算法，但目前只有基于擾動或基于參數(shù)），弱磁控制，在線參數(shù)辯識，離線參數(shù)辯識，控制器參數(shù)自整定，在線溫度辯識，直接轉(zhuǎn)距控制（dtc），各種伺服的控制器帶寬優(yōu)化的控制器，詳細說太多。目前的發(fā)展趨勢是：高性能化，通用化，智能化，自適應化發(fā)展。