分享一篇關(guān)于無刷馬達(dá)的工作原理一些知識，確保只要有高二數(shù)學(xué)知識的同事就才能看得懂，希望有興趣的同學(xué)耐心往下看，互相學(xué)習(xí)!
首先給你們備考幾個基礎(chǔ)定則：右手定則、右手定則、右手螺旋定則。別懵逼，我下邊會給你們解釋。
右手定則，這個是馬達(dá)轉(zhuǎn)動受力剖析的基礎(chǔ)，簡單說就是磁場中的載流導(dǎo)體，會遭到力的作用。
讓磁感線穿過掌心正面，右手方向為電壓方向，大手指方向為形成磁力的方向，我相信喜歡玩模型的人都還有一定化學(xué)基礎(chǔ)的哈哈。
手指定則，這是形成感生電動勢的基礎(chǔ)，跟右手定則的相反，磁場中的導(dǎo)體因遭到力的牽引切割磁感線形成電動勢。
讓磁感線穿過手掌，大手指方向為運動方向，右手方向為形成的電動勢方向。為何要講感生電動勢呢?不曉得你們有沒有類似的經(jīng)歷，把馬達(dá)的單相線合在一起，用手去轉(zhuǎn)動馬達(dá)會發(fā)覺阻力特別大，這就是由于在轉(zhuǎn)動馬達(dá)過程中形成了感生電動勢，因而形成電壓，磁場中電流流過導(dǎo)體又會形成和轉(zhuǎn)動方向相反的力，你們都會覺得轉(zhuǎn)動有很大的阻力。不信可以試試。
單相線分開，馬達(dá)可以輕松轉(zhuǎn)動
單相線合并，馬達(dá)轉(zhuǎn)動阻力特別大
左手螺旋定則，用雙手緊握通電螺線管，使四指彎曲與電壓方向一致，這么大手指所指的那一端就是通電螺旋管的N極。
這個定則是通電纜線圈判定極性的基礎(chǔ)，綠色箭頭方向即為電壓方向。
看完了三大定則，我們接出來先瞧瞧馬達(dá)轉(zhuǎn)動的基本原理。
第一部份：直流馬達(dá)模型
我們找到一個高中數(shù)學(xué)學(xué)過的直流馬達(dá)的模型，通過磁回路剖析法來進(jìn)行一個簡單的剖析。
狀態(tài)1
當(dāng)兩頭的線圈通上電壓時，按照手指螺旋定則，會形成方向指向右的外加磁感應(yīng)硬度B(如粗箭頭方向所示)，而中間的定子會盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致，以產(chǎn)生一個最短閉合磁力線回路，這樣內(nèi)定子都會按順秒針方向旋轉(zhuǎn)了。
當(dāng)定子磁場方向與外部磁場方向垂直時，定子所受的轉(zhuǎn)動慣量最大。注意這兒說的是“力矩”最大，而不是“力”最大。固然，在定子磁場與外部磁場方向一致時，定子所受磁力最大，但此時定子呈水平狀態(tài)，力臂為0，其實也就不會轉(zhuǎn)動了。補充一句，扭力是力與力臂的乘積。其中一個為零，乘積就為零了。
當(dāng)定子轉(zhuǎn)入水平位置時，即使不再遭到轉(zhuǎn)動慣量的作用，但因為慣性緣由，就會繼續(xù)順秒針轉(zhuǎn)動，這時若改變兩頭螺線管的電壓方向，如右圖所示，定子還會繼續(xù)順秒針往前轉(zhuǎn)動。
狀態(tài)2
這么不斷改變兩頭螺線管的電壓方向，內(nèi)定子都會不停轉(zhuǎn)上去了。改變電壓方向的這一動作，就稱作換相。補充一句：何時換相只與定子的位置有關(guān)，而與其他任何量無直接關(guān)系。
第二部份：單相二極內(nèi)定子馬達(dá)
通常來說，轉(zhuǎn)子的單相定子有星形連結(jié)方法和三角連結(jié)方法，而“三相星形連結(jié)的二二導(dǎo)通方法”最為常用，這兒就用該模型來做個簡單剖析。
上圖顯示了轉(zhuǎn)子定子的連結(jié)方法(定子未畫出假想是個二極吸鐵石)，三個定子通過中心的聯(lián)接點以“Y”型的形式被連結(jié)在一起。整個馬達(dá)就引出三根線A,B,C。當(dāng)它們之間兩兩通電時，有6種情況，分別是AB,AC,BC,BA,CA,CB注意這是有次序的。
第一階段：AB相通電
當(dāng)AB相通電，則A極線圈形成的磁感線方向如綠色箭頭所示，B極形成的磁感線方向如圖紅色箭頭所示，這么形成的合力方向即為紅色箭頭所示，這么假定其中有一個二極吸鐵石，則按照“中間的定子會盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致”則N極方向會與紅色箭頭所示方向重合。至于C，暫時沒他哪些事。
第二階段：AC相通電
第三階段：BC相通電
第四階段：BA相通電
為了節(jié)約篇幅磁力矩的方向判斷，我們就不一一描述CACB的模型，你們可以自己類推一下。以下為中間吸鐵石(定子)的狀態(tài)圖：
每位過程定子旋轉(zhuǎn)60度
六個過程即完成了完整的轉(zhuǎn)動，其中6次換相
第三部份：單相多定子多極內(nèi)定子馬達(dá)
我們再來看一個復(fù)雜點的，圖(a)是一個單相九定子六極(三對極)內(nèi)定子馬達(dá)，它的定子連線方法見圖(b)。從圖(b)可見，其單相定子也是在中間點聯(lián)接在一起的，也屬于星形連結(jié)方法。通常而言，馬達(dá)的定子數(shù)目都和永磁極的數(shù)目是不一致的(例如用9定子6極，而不是6定子6極)，這樣是為了避免轉(zhuǎn)子的齒與定子的釹鐵硼相吸對齊。
其運動的原則是：定子的N極與通電定子的S極有對齊的運動趨勢，而定子的S極與通電定子的N極有對齊的運動趨勢。
即為S與N互相吸引，注意跟之前的剖析方式有一定的區(qū)別。
好吧，還是再幫你們剖析一下吧，
第一階段：AB相通電
第二階段：AC相通電
第三階段：BC相通電
第四階段：BA通電
第五階段：CA通電
第六階段：CB通電
以上為六個不同的通電狀態(tài)，其中經(jīng)歷了五個轉(zhuǎn)動過程。每位過程為20度。
第四部份：外定子無刷直流馬達(dá)
看完了內(nèi)定子無刷直流馬達(dá)的結(jié)構(gòu)，我們來看外定子的。其區(qū)別就在于，外定子馬達(dá)將原先處于中心位置的釹鐵硼弄成一片片，貼到了殼體上，馬達(dá)運行時，是整個殼體在轉(zhuǎn)，而中間的線圈繞組不動。外定子無刷直流馬達(dá)較內(nèi)定子來說，定子的轉(zhuǎn)動力矩要大好多(由于定子的主要質(zhì)量都集中在殼體上)，所以怠速較內(nèi)定子馬達(dá)要慢，一般KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運用的無刷馬達(dá)。
順便啰嗦一下吧。無刷馬達(dá)KV值定義為：怠速/V，意思為輸入電流每降低1伏特，無刷馬達(dá)空轉(zhuǎn)怠速降低的怠速值。例如說，標(biāo)稱值為的外定子無刷馬達(dá)，在11伏的電流條件下，最大空載怠速即為：(rpm的涵義是：轉(zhuǎn)/分鐘)。
同系列同外觀規(guī)格的無刷馬達(dá)，按照繞線阻值的多少，會表現(xiàn)出不同的KV特點。繞線阻值多的，KV值低，最高輸出電壓小，力矩大;繞線阻值少的，KV值高磁力矩的方向判斷，最高輸出電壓大，力矩小。我以前測試過穿越機2204馬達(dá)的極限電壓，單馬達(dá)能彪上25A，而2212系列馬達(dá)15A都上不了。
外定子無刷直流馬達(dá)的結(jié)構(gòu)
剖析方式也和內(nèi)定子馬達(dá)類似，你們可以自己剖析一下，按照手指螺旋定律判定線圈的N/S極，定子永磁體的N極與轉(zhuǎn)子定子的S極有對齊(吸引)的趨勢，定子永磁體的S極與轉(zhuǎn)子定子的N極有對齊(吸引)的趨勢，進(jìn)而驅(qū)動馬達(dá)轉(zhuǎn)動。
精典無刷馬達(dá)2212馬達(dá)結(jié)構(gòu)剖析。
圖為DJI2312S馬達(dá)和XXD2212馬達(dá)的(解剖圖)
其結(jié)構(gòu)如下：轉(zhuǎn)子定子固定在基座上，轉(zhuǎn)軸和殼體固定在一起產(chǎn)生定子，插入轉(zhuǎn)子中間的軸承。
圖為線圈拆解圖
圖為12定子14極(即7對極)，馬達(dá)定子繞發(fā)圖
旁邊畫出了6種兩相通電的情形，可以看出，雖然定子和磁體的數(shù)目可以有許多種變化，但從電調(diào)控制的角度看，其通電順序雖然是相同的，也就是說，不管外定子還是內(nèi)定子馬達(dá)，都遵守AB->AC->BC->BA->CA->CB的次序進(jìn)行通電換相。其實，假如你想讓馬達(dá)反轉(zhuǎn)的話，電子方式是按倒過來的順序通電;化學(xué)方式直接對調(diào)任意兩根線，假定A和B對調(diào)，這么次序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA，你們有沒有發(fā)覺這兒次序就完全倒過來了。
AB相通電
AC相通電
BC相通電
BA相通電
CA相通電
CB相通電
要說明一下的是，因為每根引出線同時接入兩個定子，所以電壓是分兩路走的。這兒為使問題盡量簡單化，下邊幾個圖中只畫出了主要一路的電壓方向，還有一路電壓未畫出，另一路電壓的具體情況放到旁邊進(jìn)行剖析，涉及到電路測量換相位置。