使用 BLDC 電機的一些主要優勢包括更高的效率(75% 對 40%)、更少的熱量產生、更高的可靠性(無刷磨損)和更安全的操作(無刷塵或電弧產生)。在關鍵子系統中使用這些電機還可以減輕整個系統的重量。

　　而且由于 BLDC 電機是完全電子換向的，因此在更高的速度下控制扭矩和轉速要容易得多。

　　仔細觀察

　　BLDC 電機是同步電機，其轉子集成有永磁體。與交流感應電動機一樣，它們在定子中有線圈繞組。繞組在定子極片上產生磁場，這些磁場可以旋轉(見左圖)。電氣端子直接連接到定子繞組，因此轉子沒有電刷或機械觸點。

　　這些電機使用直流電源和開關電路在定子繞組上產生雙向電流。開關電路由每個繞組的高邊和低邊開關組成。一個 BLDC 電機總共需要六個開關。這種切換動作導致定子的磁場旋轉。

　　由于成本、可靠性和尺寸問題，當前的電機設計使用固態開關(例如 MOSFET 或 IGBTS)而不是繼電器，具體取決于電機的電壓和速度。開關電流產生適當的磁場極性，它吸引相反的極性并排斥相同的極性。磁力使轉子旋轉。在轉子上使用永磁體具有減小尺寸和重量的機械優勢。與有刷電機和感應電機相比，BLDC 電機具有更好的熱特性，使其成為下一代節能機械系統的理想選擇。

　　BLDC 電機通常使用三相(繞組)，每相的導通間隔為 120 度。

　　由于電流是雙向的，每相在每個導通間隔分為兩步。這稱為六步換相。一種換相相序選項是 AB-AC-BC-BA-CA-CB。每個導通階段稱為一個階躍，任何時候只有兩相導通電流，第三相懸空。未通電的繞組可用作反饋控制，這是無傳感器控制算法的基礎。

　　為了使定子中的磁場保持在轉子之前，從一個扇區到另一個扇區的轉換必須發生在精確的轉子位置以獲得最佳扭矩。通過每 60 度換向的開關電路實現最大扭矩。所有的開關控制算法都嵌入在微控制器單元 (MCU) 中。MCU 可以通過具有適當特性的 MOSFET 驅動器控制開關電路，例如傳播延遲、上升和下降時間，以及將 MOSFET/IGBT 切換到開啟或關閉狀態所需的柵極驅動電壓和電流同步等驅動能力.

　　轉子位置是確定電機繞組換向正確時刻的關鍵。在需要精度的應用中，霍爾傳感器或轉速計用于計算轉子的位置、速度和扭矩。在成本是一個因素的應用中，反電動勢 (EMF) 可用于計算位置、速度和扭矩。

　　反電動勢是電機轉子轉動時由永磁體在定子繞組中產生的電壓。反電動勢具有可用于控制和反饋信號的三個重要特性。首先，它的大小與電機的速度成正比，因此工程師使用的 MOSFET 驅動器至少可以運行兩倍于電源的電壓。其次，隨著速度的增加，信號斜率也會增加。最后，信號圍繞交叉事件對稱。

　　準確檢測過零事件是實現反電動勢算法的關鍵。反電動勢模擬信號可以通過其混合信號電路直接發送到 MCU。通常，只需要一個或多個高壓運算放大器即可。這些放大和電平轉換(根據需要)并將控制信號發送到大多數現代微控制器中通常可用的 ADC。

　　使用無傳感器控制時，啟動順序很重要，因為 MCU 不知道初始轉子位置。第一步通過一次為兩個繞組通電來啟動電機，同時從反電動勢反饋回路進行多次測量，直到可以確定精確的位置。

　　BLDC 電機通常在需要 MCU 的閉環控制系統中運行。MCU 執行伺服回路控制、計算、校正、PID 控制和傳感器管理，例如反電動勢、霍爾傳感器或轉速計。

　　這些數字控制器通常為 8 位或更高位，并且需要 EEPROM 來存儲固件，該固件執行設置所需電機速度和方向以及保持電機穩定性所需的算法。MCU 通常具有允許無傳感器電機控制架構的 ADC，從而節省成本和電路板空間。MCU 提供了優化應用程序算法的能力。模擬器件為 MCU 提供節能電源、電壓調節、電壓基準、驅動 MOSFET 或 IGBT 的能力以及故障保護。這兩種技術都允許您以與感應和有刷電機相當的價格有效地使用三相 BLDC 電機。

　　在全球范圍內，許多政府都面臨著電力短缺，這是電網不足的直接結果。許多地區現在在需求旺季面臨停電。這些政府現在正在為更有效地使用 BLDC 電機提供或計劃補貼。BLDC 實施是眾多綠色舉措之一，可以在不影響我們生活方式的情況下節省我們的資源。