无刷直流电机换相原理

一、安培定则

1、在学习工作原理前我们先来学习一下安培定则，安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指指向就是磁感线的环绕方向；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的 N 极，如下图所示。

图片来源：[野火EmbedFire]《电机应用开发实战指南—基于STM32》

2、我们知道在磁极中同名相吸，异名相斥，及 N 极与 S 极相互吸引，N 极与 N 极和 S 极与 S 极相互排斥，下面我们来看看一个直流模型，如下图所示。

图片来源：[野火EmbedFire]《电机应用开发实战指南—基于STM32》

3、当两边的线圈通上电后，由右手螺旋定则可知两个线圈中将会产生方向向右的磁场，而中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，N 极与 S 极相互吸引，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。当转子旋转到如图所示的水平位置时转子将不会受到作用力。

图片来源：[野火EmbedFire]《电机应用开发实战指南—基于STM32》

4、但是由于惯性的作用转子将会继续旋转，当转子旋转至水平位置时，交换两个线圈中的电流方向，这时转子就会继续向顺时针方向转动了。当转子再次旋转至水平位置时，再次交换两个线圈中的电流方向，这样转子就可以一直旋转了。

二、六步换相原理

1、在 A 端上电源正极，在 B 端接电源负极，那么可以在线圈 A 和 B 中可以产生如图所示的磁场，因为磁场强度是矢量，所以由磁场 BB 和 BA 可以得到合成磁场 B。此时转子就会保持在图中方向。

图片来源：[野火EmbedFire]《电机应用开发实战指南—基于STM32》

2、想要转子转动就需要接入不同的电压，我们来分析一下图中的 6 个过程：

①、在A端接入正电压，B端接入负电压，C端悬空，转子将会旋转至图中①的位置
②、在①的基础上，C端接入正电压，B端接入负电压，A端悬空，转子将会从①的位置旋转至图中②的位置
③、在②的基础上，C端接入正电压，A端接入负电压，B端悬空，转子将会从②的位置旋转至图中③的位置
④、在③的基础上，B端接入正电压，A端接入负电压，C端悬空，转子将会从③的位置旋转至图中④的位置
⑤、在④的基础上，B端接入正电压，C端接入负电压，A端悬空，转子将会从④的位置旋转至图中⑤的位置
⑥、在⑤的基础上，A端接入正电压，C端接入负电压，B端悬空，转子将会从⑤的位置旋转至图中⑥的位置

图片来源：[野火EmbedFire]《电机应用开发实战指南—基于STM32》

3、当转子旋转到位置⑥时，在重复 ① 的供电状态，转子将会从 ⑥ 的位置旋转到 ①的位置。在经过上面的 6 个过程后转子正好转了一圈，每次电压的变化称为换相，想要电机持续的旋转我们只要按上面转子相应的位置接入相应的电压即可。

三、参考文献

[野火EmbedFire]《电机应用开发实战指南—基于STM32》