目前停車行業(yè)，大多數(shù)設(shè)備均采用直流無刷電機，下面智慧停車網(wǎng)介紹下關(guān)于直流無刷電機的常見參數(shù)：

直流無刷電機（簡稱為 BLDC 電機）——盡管名謂“直流”——實際上是一種三相電流同步電機：轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場運轉(zhuǎn)，其運動與施加在繞組上的交流電壓同步。 這種電機類型之所以通常被稱為“無刷直流電機”是因為，在許多應(yīng)用中，該電機可以替換有刷直流電機（有刷直流或換向器式電機）。在有刷直流電機中，施加直流電壓后，電機中的機械逆變器（電刷）會產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速無關(guān)的交流電。

配合電子驅(qū)動控制器（取代電刷的功能并將饋入的直流電轉(zhuǎn)換為交流電），BLDC 電機可以實現(xiàn)與有刷直流電機相當(dāng)?shù)男阅?，而無需使用壽命有限的電刷。 因此，BLDC 電機也被稱為 EC（電子換向）電機，以便與包含電刷的機械換向電機進行區(qū)分。

另外一個經(jīng)常使用的術(shù)語是 PMSM，其中文全稱是“永久磁鐵型同步電機”。這里的“永久磁鐵”用于與其他同步電機進行區(qū)分：其他同步電機依靠轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組運轉(zhuǎn)，而 BLDC 則處于永久勵磁狀態(tài)。換而言之，即使不給定子通電，電機轉(zhuǎn)子也會通過永久磁鐵產(chǎn)生磁場。 

為了用于區(qū)分帶有正弦感應(yīng)電壓（反電動勢）的 PMSM 電機和帶梯形感應(yīng)電壓的 BLDC 電機（見下文），PMSM 和 BLDC 這兩個術(shù)語通常會并列出現(xiàn)?，F(xiàn)在的大多數(shù) BLDC 電機都具有正弦反電動勢。

1.結(jié)構(gòu)/類型

大部分 BLDC 電機是“內(nèi)轉(zhuǎn)子電機”，其定子帶有線圈，固定不動；中間的轉(zhuǎn)子則在轉(zhuǎn)軸上永久磁鐵的作用下旋轉(zhuǎn)。而在“外轉(zhuǎn)子電機”中，定子位于內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)子包括一個在外部旋轉(zhuǎn)的鐘形外殼，磁體安裝在該外殼上。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機的優(yōu)勢在于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量低，散熱非?？?。相反，在外轉(zhuǎn)子電機中，由于存在轉(zhuǎn)子外殼和磁體，發(fā)熱線圈與環(huán)境隔絕，散熱相對較慢。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)矩很大且很難控制轉(zhuǎn)子外殼的平衡，所以外轉(zhuǎn)子電機不適用于旋轉(zhuǎn)速度很高的模式。因此，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機在大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中廣泛使用。外轉(zhuǎn)子電機在大批量生產(chǎn)應(yīng)用中具有較大優(yōu)勢，因為這種模式可以降低生產(chǎn)成本。外轉(zhuǎn)子電機也可以擁有更短的結(jié)構(gòu)并通常具備更小的停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，而由于在相同的磁力下，它的轉(zhuǎn)子直徑更大，因此其轉(zhuǎn)矩也更大。這兩種電機通常都設(shè)計成三相電機。不過，也有使用單相或兩相的設(shè)計。在下文中，將只分析三相 BLDC 電機，因為 Nanotec 只生產(chǎn)三相電機產(chǎn)品。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機和外轉(zhuǎn)子電機均使用齒槽繞組，繞組線纏繞在定子極靴上（鐵芯），這樣繞組的磁場線就可以流出并匯聚成確定形狀。為了讓渦流的電流損失降至最低，定子由相互抵消的薄絕緣金屬板制成。對非常小的電機來說，內(nèi)轉(zhuǎn)子中一種非常重要的特殊設(shè)計形式就是無齒槽 BLDC 電機。它的定子僅由環(huán)狀金屬板構(gòu)成，內(nèi)部附著一個粘連或封裝的扁平繞組。因為沒有鐵芯，電機的電感非常低，而且繞組的電流增長非?？?。此外，鐵損大幅減少，所以電機具有更高的效率等級。在慢速運行中，缺少轉(zhuǎn)矩波動可以帶來正面效應(yīng)。與標(biāo)準(zhǔn) BLDC 電機不同，極的磁場沒有增強，因此沒有齒槽轉(zhuǎn)矩。這種設(shè)計類型對直徑小于 40 mm 的電機來說非常重要，因為其功率密度相比有齒槽電機大幅提升。這是由于，因為生產(chǎn)關(guān)系，有齒槽電機中繞組之間有很大部分的定子都是空的。而在無齒槽電機中，這個安裝空間可以完全填滿銅繞組。電機的直徑越小，無齒槽電機展現(xiàn)出來的優(yōu)勢就越大。

2.驅(qū)動控制器/換向

BLDC 電機旋轉(zhuǎn)是由于轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵試圖調(diào)整自身方向，以便與定子電磁鐵產(chǎn)生的磁場保持一致。在此過程中，兩個磁場之間呈直角時轉(zhuǎn)矩最大。驅(qū)動控制器的類型可分為兩類：繞組通電方式（塊狀或正弦），或確定轉(zhuǎn)子位置方式。確定轉(zhuǎn)子位置的必要性在于，繞組中的電流必須定時切換來保證定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場一直處于垂直狀態(tài)，也就是，按照所需的轉(zhuǎn)速不斷旋轉(zhuǎn)。

2.1 塊換向

轉(zhuǎn)子位置可以通過電機中的霍爾傳感器輕松確定。在必須切換繞組時，它們可以通過轉(zhuǎn)子上適當(dāng)對齊的磁體進行切換。這三個繞組對應(yīng)三個霍爾傳感器；傳感器的狀態(tài)決定了繞組的連接方式。如果三個繞組采用數(shù)字方式切換，也就是繞組中沒有電流或全電流，即可稱之為塊換向。從技術(shù)上來說，霍爾傳感器和塊換向組合是驅(qū)動 BLDC 電機的最簡單方法。這種技術(shù)的劣勢在于，由于切換過程不連續(xù)，定子磁場并非總是與轉(zhuǎn)子磁場呈直角排列。這是由于定子磁場對齊角度一直保持在 60°，而轉(zhuǎn)子會持續(xù)轉(zhuǎn)向下一個切換點?；魻杺鞲衅鞯亩ㄎ淮_保定子磁場在兩個切換點中間時保持垂直，這會在切換點上造成 30° 的相角誤差。其結(jié)果是轉(zhuǎn)矩降低 13.4%（1 - 余弦 [30°]）。這樣，在塊換向中，會產(chǎn)生以此為峰值的轉(zhuǎn)矩波動，其頻率為電機電動旋轉(zhuǎn)頻率的六倍。這會引發(fā)振動和噪音；低速下尤其如此，電機不會始終均勻地旋轉(zhuǎn)。因此，塊換向不適用于電機必須（至少是間歇性）緩慢轉(zhuǎn)動的情形（大約低于額定速度的 10%）。平均而言，轉(zhuǎn)矩波動會引發(fā)大約 4.5% 的轉(zhuǎn)矩損失，以及一個與熱等效、最佳通電繞組相比相對惡化的效率因數(shù)。

2.2 正弦換向

通電的理想形式是正弦換向，這樣電機的每個繞組都由一個 120° 正弦波供電，從而產(chǎn)生強度恒定并持續(xù)旋轉(zhuǎn)的定子磁場。一般來說，如果只有霍爾傳感器可以確定轉(zhuǎn)子位置，也可以將正弦換向用到切換點之間的插值中。大多數(shù)情況下，這會直接地顯著改善電機的工作性能。但是，如果兩個霍爾傳感器之間的負荷發(fā)生變動，正弦波無法調(diào)整，則將引發(fā)磁場定位錯誤。只有在收到下一個霍爾傳感器信號時才能糾正偏差。因此，理想狀態(tài)下，正弦換向需要更高的解析設(shè)備來確定轉(zhuǎn)子位置。一般來說，這其中要包括一個用于確定轉(zhuǎn)子位置的光學(xué)或磁性編碼器，該編碼器應(yīng)在任何時間都能保證足夠精度并可相應(yīng)地調(diào)整電流。

2.3 磁場定向控制

有時，磁場定向控制和正弦換向控制不可等同；雖然兩個術(shù)語?？梢該Q用。之所以可以換用是因為正弦換向（如上文所述）能夠最佳地控制定子磁場。如果不考慮電流控制器自身的一些功能限制，正弦換向與磁場定向控制的差異并不明顯。但前提是我們假設(shè)電流控制器能以足夠快的速度產(chǎn)生正弦電流并將其輸入到繞組中。因為在正弦換向中，電流的值（由轉(zhuǎn)矩控制回路決定）和繞組電流控制這兩項任務(wù)需要分開處理，或者由獨立控制器分別執(zhí)行。但在這種情況下，隨著轉(zhuǎn)速的增加，繞組電流控制器會接收到改變頻率越來越快的電流值。與此同時，來自電機的反電勢的影響越來越大，必須進行補償。但是電流控制器的處理帶寬是有上限的，隨著速度的不斷加快，電流可能出現(xiàn)相移或畸變，導(dǎo)致定子磁場與轉(zhuǎn)子不再相互垂直。而磁場定向控制可以通過直接控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)中的電流矢量來解決這一問題。在這一過程中，三相被測電流通過 Clark-Park 轉(zhuǎn)換變?yōu)檗D(zhuǎn)子的雙軸坐標(biāo)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)矩值不會再像正弦換向那樣，先被轉(zhuǎn)換成電流值，然后分別控制繞組；而是由轉(zhuǎn)子電流電平和磁場方向構(gòu)成的坐標(biāo)系統(tǒng)同時對其進行控制。然后，再計算得出單個繞組的電流（通過逆向 Clark-Park 轉(zhuǎn)換）。使用這種方法，可以確?？刂七^程與頻率無關(guān)聯(lián)，無論轉(zhuǎn)速多高，始終能生成最優(yōu)正弦電流。

2.4 無傳感器控制

無傳感器控制并非另一種控制程序，而是在沒有傳感器（例如霍爾傳感器、編碼器）的情況下對轉(zhuǎn)子位置進行定位的一種統(tǒng)稱。無傳感器控制大致可分為兩類：簡單的無傳感器控制器，在相應(yīng)的未通電繞組中直接測量反電勢。與標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動相比，這種方法對硬件有特殊要求，并且當(dāng)電機轉(zhuǎn)速低于額定值約 20% 的時候，由于測量信號太弱，功能會不穩(wěn)定。此外，這種方法必須配合塊換向才能正常運行，因為在正弦換向中，所有三個線圈是同時通電的。較為復(fù)雜的解決方案則基于一種“監(jiān)測規(guī)則”，其中無法直接測量的值，例如速度或者反電勢，根據(jù)電流控制器測量的其他值重現(xiàn)。這類設(shè)備的核心是一種極為精確的電機模型，它與實際的電機同時根據(jù)已知輸入值（例如設(shè)定的 PWM）計算那些被測量的值，例如繞組的電流電平。在每個周期中，計算所得值都會與測量值進行對比。由于這種方法存在不可避免的觀測誤差，因此電機模型的內(nèi)部值會不斷自我調(diào)節(jié)。針對沒有經(jīng)過實際測量的值，例如速度，則會采用一種更為正確的估測方法。雖然這種方法的原理是基于一個速度函數(shù)（感應(yīng)電壓反映了繞組的變化），但在低速下能很好地獲取速度值。結(jié)果是產(chǎn)生了一種可以獲得位置和速度信息的“虛擬編碼器”，該編碼器在速度達到一定值時開始工作，準(zhǔn)確率等同于現(xiàn)實中的光學(xué)編碼器或磁性編碼器。這種控制方法下的反電勢不一定要直接測量；此方法還可以和正弦換向或磁場定向控制結(jié)合運用。這兩種無傳感器控制方式的共同點是當(dāng)電機處于靜止?fàn)顟B(tài)時，兩者都無法獲得轉(zhuǎn)子位置，因而需要一種特殊的啟動方法。與步進電機類似的是，當(dāng)電機在控制模式下運轉(zhuǎn)多個換向周期直到獲得一定速度后，無傳感器測量便能夠確定轉(zhuǎn)子位置。

3.重要參數(shù)

空載轉(zhuǎn)速 電機的最大空載轉(zhuǎn)速，主要由電壓常量確定

空載電流 怠速狀態(tài)下的電流（克服摩擦所需的必要耗能）

額定轉(zhuǎn)速/額定轉(zhuǎn)矩 額定工作點

峰值轉(zhuǎn)矩 瞬間達到的轉(zhuǎn)矩，通常是 3 倍額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)約 5s，并大量發(fā)熱 => I2T

轉(zhuǎn)矩常數(shù) (Nm/A) 表示轉(zhuǎn)矩和電流的關(guān)系

電壓常數(shù) (V/krpm) 每次旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)反電勢