【技术】ROHM电机驱动器课堂：与电机相关的基础知识①——什么是电机及电机的旋转原理

时间： 2023-04-19 来源：ROHM电源设计R课堂

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本文ROHM将为大家介绍与电机相关的基础知识。首先，我们以最基本的有刷电机（带有电刷的电机）为例，来了解一下什么是电机以及电机的旋转原理。然后，会为大家具体介绍一下无刷电机，这也是我们要学习的主题。

本章学习主题：

什么是电机？

从广义上讲，“电机（mortor）”是一种动力装置，比如在赛车运动等与汽车相关的英文术语中也会用到，这里所讲的“电机”是指将电能转换为机械能的“电动机”。

那么电动机（电机）是如何将电能转换为机械能的呢？

我们在“电机驱动器IC的作用”和“电机驱动器IC与电机设备之间的关系”中也提到过，答案是“利用电磁现象”。也就是说，电机是利用电能形成电磁体，并利用磁体的相互作用（引力和斥力）产生机械能。

还有另外一种解释思路，也许这种解释更通用，也可以说电机“利用了通电导体在磁场中的受力”。这就涉及到“弗莱明左手定则”。我们可以用下面的简单旋转机构示意图来具体了解这个原理（注：需要切换电流方向才能持续旋转）。不过它的结构与后续将要介绍的实际电机结构略有不同，因此，在这里我先来大致讲解一下“电磁体的应用”。

电磁体是在铁等磁性材料上缠绕导线而制成的。当然，只是这样缠绕并不会发生什么，但是当电流流过导线时，磁性材料就会拥有磁铁的特性，会吸引其他磁体（铁等）。另外，由于可以通过改变电流的方向来改变磁极，因此如果在一个磁体的对面配置另一个磁体，那么施加在该磁体上的力就可以在引力和斥力之间切换（参见下图）。

所谓的电机，就是基于这种电磁体特性，利用电能实现旋转运动的（注：也有线性电机等做直线运动的电机）。

现在，相信您已经明白了机械能是通过磁体的相吸与相斥的力而获得的，那么，持续的旋转运动是如何实现的呢？关于这一点，只要看看无线遥控汽车和电子制作等作品中使用的电机的结构，其实很容易理解。

电机的旋转原理

下面我们以基本的有刷电机为例，来了解一下电机的旋转原理。

这种电机的结构如“三个电磁体”图所示，由以120度的间隔机械排列的线圈和导电滑环、夹着导电滑环配置的两个电刷、以及永磁体组成。这种电机由于具有电刷而被称为“有刷电机”、“换向器电机”或“整流子电机”。

为了方便大家了解为什么是这种120度夹角的结构，我们先用一个电磁体的示意图来说明其旋转原理。

在“一个电磁体”图中，有两个电刷，一个接正电极，一个接负电极。如图所示，当用电刷夹住导电滑环时，电压会施加在与滑环相连的线圈上，从而使电流流过。该导电滑环安装在电机的曲轴上，与线圈（电磁体）一起旋转。

以这种结构为基础，例如当图中<c>位置有线圈时，通过调整配置导电滑环的位置，使电流流过，从而使电磁体的磁极成为如图所示的磁极。这样，在线圈中就会产生逆时针方向的力，从而能够使电机旋转起来。

接下来，我们来看看该线圈通过旋转到达 <d>位置时的情况。在这个位置，如果电磁体的极性保持不变，那么线圈就会停止，所以需要在这个位置改变电磁体的极性。微调导电滑环的位置，使电刷和滑环的连接正好在这个位置反接，这样就能够使电机保持持续旋转。

然而，如果仔细观察，您会注意到这种结构的难点。例如，实际上很难在正好的时间点在<d>位置切换电极，如果在这里电极切换出现问题，电机就会停转。另外，一个导电滑环和两个电刷之间的接触可能会导致正极和负极之间短路，从而引发故障。

为了解决这些问题，设计师们想到了使用三个线圈、并将电磁体以120度的间隔进行配置的结构。这种结构的电机被称为“三相电机”，示例中的电机就是这种电机。顺便提一下，由一个电磁体组成的电机被称为“单相电机”。

前面的“三个电磁体”图是三相电机结构示意图。其线圈有三个，每个线圈的一端与导电滑环相连，另一端则将三个线圈连起来。通过这样的接线方式，用电刷给两个导电滑环施加电压，使两个线圈被磁化。这样，比如在<a>位置，A线圈和B线圈被磁化，在<b>位置，在<a>处变为N极的B线圈被消磁，而C线圈变为N极。如果是这样运转，就不会出现“一个电磁体”图中<d>的情况。而且，采用这种导电滑环配置方式，正极和负极之间不会短路。

综上所述，电机是通过在适当的时间点切换电磁体的极性来实现旋转的。

本文的关键要点

・从广义上讲，“电机（mortor）”是一种动力装置，这里所讲的“电机”是指将电能转换为机械能的“电动机”。

・可以说，电机是利用电能形成电磁体，并利用磁体的相互作用（引力和斥力）产生机械能的装置。

・电机是通过在适当的时间点切换电磁体的极性来实现旋转的。

・电磁体只有1个的单相电机会产生问题，因此采用比如有三个电磁体的三相电机结构就可以实现稳定的旋转。

・通过采用由三个电磁体组成的三相电机结构，可以解决只有一个电磁体的单相电机存在的磁极切换时间点问题，并且可以实现稳定旋转。

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型号- FL40BL26-24V-10357B,FL40BL56-36V-3986B,FL32BLW,FL42RBL93-24V-6375A-P,FL80BLS105,FL32BLW18-12V-4607A,42RBL-IE,24BLW25-IE,14SBL,FL20BLW14-12V-5105A,FL57BLB40,FL57BL SERIES,FL130BLG,85BL,FL60BLG SERIES,36RBL-36JXE30K,57BL-IEX,FL86BLC64,FL40BL26-12V-9644B,FL125BL SERIES,42RBL,FL86BLS58,36RBL,FL57BL01,FL20BLW,FL57BL04,FL40BL,FL57BL02,FL57BL03,FL22RBL SERIES,50BL,48CBL,FL42RBL,FL86BLC105,FL57BLA03,FL57BLA04,FL57BLA01,FL57BLA02,FL110BLG SERIES,60BLW42-56JIM300K,57BLA,38BLG,57BLB,86BLC,FL36RBL,FL32BLWA16-9V-3314A,36CBL,57BLS,42CBL-42JXF100K,32BLW,80BLE,57SC,FL32BLWA,80BLG,57BL,19SBL,FL42RBL60-24V-4030A-P,80BLS,42CBL,FL130BLG200,FL57BLAS04,24SBL,60SV,FL42BLB SERIES,32BLW25-G-IE,FL86BLS SERIES,FL60BLG,FL57BLAS01,FL57BLAS02,FL57BLAS03,FL80BLG100,24CBL,32BLW18-32JM30K,60SC,FL42BLB04,48CBL-IE,32BLWA,42RBL-42JMG50K,20BLW,FL100BLG150,FL42SC03-01,7PBLS,57BL-56JM300K.,FL42BLB03,FL42BLS,57BLS-60JB,FL42BLB02,FL42BLB01,86RLS-90JR,FL86BLC SERIES,FL42RBL30-24V-4009A-P,FL42BLS04,FL86BLS125,FL42BLS03,86BLS,45BLW-42JM150K,FL42BLS02,130BLG,FL42BLS01,FL40BL56-48V-43102B,FL80BLS SERIES,FL86BLC125,110SV,33BL,FL42RBL85-24V-4060A-P,FL33BL80-24V-7840A-S,FL80BLG75,28BL-28JN30K,FL125BL60,FL57BLS SERIES,FL28BL SERIES,100SV,FL40BL SERIES,FL28BL77-24V-3116AF,FL32BLW18-24V-4507A,22RBL-22JN10K,FL57BLS01,FL70BLS02,FL32BLWA16-24V-4118A,FL57BLS02,FL70BLS03,70BL,FL110BLG200,FL57BLS03,42BLS,FL57BLS04,FL70BLS01,FL20BLW14-24V-5205A,FL32BLW18-48V-4808A,22RBI,33BL-32JXE30K,24CBL-IE,28BL,FL70BLS,28SBL,42BLA,42BLB,40SBL,FL125BL,FL80BLS84,FL22RBL70-24V-3515A,FL110BLG,FL33BL80-48V-10040AS,FL33BL SERIES,28CBLA-28JN30K,80SV,FL28BL28-15V-8006AF,22SBL,FL40BL36-36V-6487B,57BLS-IE,FL32BLWA16-12V-3716A,110BLG,60BLG,FL33BL38-24V-3007A,16SBL,42SC,FL86BLS,57BL-IE,57SVA,45BLWH,60BLW,FL42BLA04,FL42BLA03,FL20BLW SERIES,FL42BLA02,FL42BLA01,FL32BLW18-9V-3706A,FL36RBLS40-24V-4818A,80SVA,FL42BLA,FL42BLB,FL28BL,FL100BLG SERIES,90BLW-56JM450K,FL100BLG100,42BLS60-42JM100K,FL42BLA SERIES,FL36RBLS57-24V-4524A,FL57BLA SERIES,FL57BL,FL80BLS140,FL60SV40-48V-30AEB-JX20-01,38SV,20BLW14-22JM15K,FL57BLB80,38CBL-IE,FL38BLG10,FL57BLB SERIES,36CBL-36JXF50K,FL86BLS84,FL80BLS,FL110BLG150,38CBL,28CBLA-IE,FL42RBL SERIES,FL32BLW SERIES,FL86BLC,FL42BLS SERIES,FL70BLS SERIES,FL22RBL,FL40BL36-36V-8776B,FL40BL36-18V-8260B,38CBL-36JXF50K,86SVA,FL130BLG SERIES,FL80BLG SERIES,38BLG SERIES,125BL,FL100BLG,42BLS-IE,FL60BLG40,24CBL30-24JN10K,FL130BLG300,36CBL-IE,FL22RBL45-24V-4604A,FL86BLS98,90BLW42-EN,FL42SVA01-48V-30AEB-JX20-01,FL86BLC77,60BLW42-EN,FL86BLS71,FL57BLS,FL28BL38,FL33BL,FL80BLS120,FL57BLB60,42CBL-IE,86SC,115BL,45BLW,FL36RBL SERIES,28CBLA,FL32BLWA SERIES,40BL,FL40BL36-48V-4165B,40BL-ENHANCED,FL57BLA,90BLW,FL80BLG,100BLG,42SVA,FL38BLG05,FL60BLG20,32SBL,FL57BLB,130SV

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SERIES,FL40BL56-48V-43102B,FL36CBL60-24V-4840A-IE-01,FL115BL50-48V-06620,FL86BLC125,FL28CBLA38-2454,110SV,FL14SBL,33BL,FL33BL80-24V-7840A-S,FL60BLW42-24V-37110A-EN,28BL-28JN30K,FL110SV150,FL28CBLA38-24V-4012A-IE,FL57BLS SERIES,FL86SC120,FL28BL SERIES,FL57BL01-IEX,100SV,FL40BL SERIES,FL42CBL66-2459,FL36CBL65-24V-4845A,FL36CBL-IE,FL42BLS-IE,FL24CBL30-12V-4002A,FL32BLW18-24V-4507A,FL24SBL SERIES,FL57BL005-IEX,FL38SV,22RBL-22

2021/11/30 - FULLING MOTOR - 选型指南代理服务技术支持现货查询批量订货

ROHM（罗姆）电机驱动器选型指南（中文）

目录- 电机驱动器介绍电机驱动器选型图 DC有刷电机驱动器/步进电机驱动器无刷电机驱动器 IPM 栅极驱动器/功率元器件分流电阻器车载用电机驱动器/低电压驱动DC电机驱动器电机驱动器应用选型电机驱动器封装电机驱动器型号索引

型号- RQ3L090GN,BD63130AFM,SH8MA2,BD16938AEFV-C,BU6821G,BD64350MUV,BD6981FVM,BD6231HFP,R6009JND3,R6020JNJ,SH8MA4,SH8MA3,BM63574S-VA,BD63282EFV,BM63574S-VC,BD68620EFV,R6025JNZ,R6025JNX,R60XXJNJ,BD6212FP,BD6231F,BD61243FV,BM6243FS,RGS30TSX2D,RGTXTM65D,BD63242EFV,BD16912EFV-C,BD69060GFT,HP8M51,RGS50NL65D,GMR,RQ7L055BG,BD6758KN,QH8MA2,QH8MA4,QH8MA3,BD63725BEFV,RJ1G12BGN,RGTXXTS65D,RGT40TS65D,BD6230F,BD6961F,BD65492MUV,RGTXXBM65D,BM62351MUV,BM62380MUV,BD62130AEFJ,BU24038GW,RGT50TM65D,BD62220AEFV,BD6968FVM,RD3P200SN,RS1G180GN,BD16852EFV-C,R6007JNJ,RJ1P12BBD,AG087DGD3,RGT50NS65D,SH8MC5,RGS60TS65D,RGS00TS65D,RGS00TS65E,BD63576NUX,BM6244FS,R6042JNZ4,RSJ301N10,RGT40TM65D,HP8M31,RMS338NA-005,R6018JNX,BD6995FV,BD63511EFV,SH8MB5,R6030JNZ,RF4L070BG,R6030JNX,R6070JNZ4,BD63007MUV,BM63577S-VA,RGT20NL65D,R6007JNX,RQ3G100GN,BD67891MUV,BM64378S-VA,BD63800MUF-C,BM63577S-VC,BD63720AEFV,RGS60NL65D,BD6380EFV,R6009JNX,R6020JNZ4,R6009JNJ,BD6422EFV,BM6249FS,RGS30NL65D,RQ3G150GN,BM63575S-VC,BD6211F,BM6241FS,RGT30TM65D,BM63575S-VA,BD68710EFV,R6004JNJ,BD63521EFV,BD63030EKV-C,BD63035EFV-M,BD6385EFV,R6030JNZ4,RX3G18BBG,BD6232HFP,BD6982FVM,RS1P600BE,RMS335ND-007,BM65364S-VA,BD16939AEFV-C,BM65364S-VC,RS1L180GN,BD63710AEFV,RX3G07BBG,QH8KA2,QH8KA1,BD16950EFV-C,RMS338ND-003,QH8KA3,BD6965NUX,BD69830FV,BD63001AMUV,BD6222FP,BD6210F,RF4G100BG,RGT,RGS,BD6964FVM,BD6389FM,BD63005AMUV,UT6KC5,RSJ650N10,BD63003MUV,BD63520AEFV,BU6823G,RGSXXNL65D,BM63375S-VA,BD63940EFV,BD61248NUX,BM64377S-VA,BM63375S-VC,BD6232FP,QH8MB5,RQ7G080BG,RGT00TS65D,BD6964F,BD65499MUV,RGS80TSX2D,BD6221F,BM6242FS,R6006JND3,BD63620AEFV,BD63150AFM,RS1L120GN,BD16805FV-M,R60XXJNX,R60XXJNZ,BD6376GUL,BD6423EFV,AG073DGS4,BD62110AEFJ,BU24020GU,RGS40NL65D,RGTXNL65D,RGSXXTS65D,RGSXXTS65E,RD3XXXXBG,BD6210HFP,RD3P08BBD,RGT16BM65D,RGT16TM65D,BD63524AEFV,QH8MC5,BD63730EFV,R6020JNX,R6020JNZ,BD65494MUV,BD63801EFV,BD62017AFS,BD6220F,BD63525AEFV,BD67173NUX,BD6736FV,RX3L18BBG,BD63251MUV,BU24033GW,BD63572MUV,BD6211HFP,BD63002AMUV,SH8K41,BD2310G,BM6247FS,BD63565EFV,RF4XXXXBG,UT6KB5,BD6381EFV,BD63731EFV,R60XXJND3,LTR18,RQ7XXXXBG,RGT20TM65D,RGT8NS65D,BU69090NUX,BD68720EFV,RGT40NL65D,BD63573NUV,BD61251FV,AG070DGS4,BD6222HFP,BD62210AEFV,SH8K39,R6004JND3,LTR10,RGT30NS65D,BM64070MUV,BD65496MUV,BD68715EFV,BD6382EFV,RD3G07BBG,RQ3XXGN,BU6909AGFT,BD16860AEKV-C,RGT16NL65D,BD63960EFV,RGS50TSX2D,RJ1G08CGN,BD62120AEFJ,BD65491FW,BD63715AEFV,BD63910MUV,R6004JNX,RD3L07BBG,QH8KB5,BM6248FS,BD65491FV,BD69730FV,QH8KB6,R6025JNZ4,BD62018AFS,BD63610AEFV,RX3L07BBG,RS1XXXXGN,AG004DGD3,BD63510AEFV,RGT40NS65D,RGTXXNS65D,BM64300MUV-EVK-001,BD62321HFP,BD6387EFV,RMS118NA-009,BD63015EFV,BM64300MUV,R6007JND3,RMS332ND-010,QH8KC6,QH8KC5,SH8K52,QS8M51,BM63374S-VA,BM63374S-VC,RGT80TS65D,UT6MA2,BD6962FVM,SH8KA4,BD6373GW,BD61245EFV,SH8KA2,SH8KA1,BD68610EFV,SH8KA7,GMR320,RGT50TS65D,LTR100,RGSX5TS65E,RGT30NL65D,RJ1L06CGN,SH8M41,R6050JNZ,BU24035GW,R6006JNX,R6018JNJ,RGSX5TS65D,BM6245FS,BD6237FM,RMS308NA-008,RGS80TS65D,QSBM51,BM63573S-VC,R6012JNX,BD62221MUV,BD6425EFV,RGT8TM65D,HP8MA2,BD62105AFVM,QS8M31,BD6212HFP,LTR50,RGSXXTSX2D,BD6971FV,BM64350MUV,BM64374S-VA,BU24036MWV,SH8M31,RMS318ND-002,BM63573S-VA,RGT8BM65D,BD6226FP,BD63920MUV,RD3G03BBG,BD60223FP,RMS332SD-012,BD63241FV,RMS332SD-011,RGT8NL65D,SH8KC6,RS1G300GN,RS1G120MN,GMR50,R6050JNZ4,LTR,BM63377S-VC,RSJXXXN10,BM64375S-VA,BM63377S-VA,GMR100,RGT60TS65D,BD6735FV,QH8K51,SH8KC7,RGT16NS65D,RGT20NS65D,BD63006MUV,BD6236FP,BM6246FS,R6012JNJ,BD6236FM,RJ1L12BGN,BM62300MUV,AG086DGD3,BD2320EFJ-LA,RJ1XXXXGN,SH8K26,RD3L03BBG,BH6766FVM,BD6383EFV,QSBM31,BM62350MUV,R6006JNJ,R60XXJNＸ,RGT50NL65D,BM63373S-VA,BD6967FVM,BM63373S-VC,BD64220EFV,SH8KB7,SH8KB6,BD63740FM,BD6326ANUX,R60XXJNZ4,SH8M51,BD69740FV,BD6753KV,BD6225FP,SH8K12,BD63860EFV,SH8K11,RX3XXXXBG,BD61250MUV

2021/12/27 - ROHM - 选型指南 - Ver.13.1 代理服务技术支持现货查询批量订货

德昌电机高效智能制动助力电机，显著缩短紧急制动距离并提高汽车能效

德昌电机推出智能制动助力电机，可以显著缩短紧急制动距离以及提高汽车能效，刹得更短、跑得更远。目前该款电机已进入量产阶段。智能制动助力系统的结构高度集成化，尺寸更小、重量更轻，有效助力整车轻量化，从而实现更高的行驶里程。除此之外，配合动能回收系统可实现最高达0.25g减速度的能量回收，使电动车的续航里程最高增加20%以上。

2024-11-28 - 产品代理服务技术支持现货查询批量订货

【应用】国产单通道直流有刷电机驱动器AT8236助力电子锁设计，5.5~36V宽电压供电，具有低功耗休眠模式

国产单通道直流有刷电机驱动器AT8236助力于充电枪中电子锁设计，近年来，随着新能源技术的兴起，电动汽车行业获得了前所未有的快速发展。充电枪电子锁在充电枪中充当了关键的角色，提高了用户充电的安全性。

2022-09-25 - 应用方案代理服务技术支持现货查询批量订货

尼得科推出电动油泵，电子水泵，引擎冷却风扇电机和车载用散热器四大散热产品助力汽车散热，保障电机正常运行

新一轮的热浪来袭，不停运转的汽车电机却仍然马不停蹄地在高温中工作，驱动汽车在烈日下穿梭，散热不好难免会使汽车“中暑”。汽车散热降温的关键是啥？来看看尼得科的“四大散热大将”。随着汽车混合动力化和电动化的发展，用于辅助或代替机械泵。

2022-09-09 - 原厂动态代理服务技术支持现货查询批量订货

【电机】德昌电机推出革命性的空气悬架气泵无刷电机，重新定义车辆的性能和效率标准

德昌电机（JOHNSON ELECTRIC）作为汽车技术的领导者，自豪地推出其创新的空气悬架气泵无刷电机，这一尖端产品将重新定义车辆的性能和效率标准。空气悬架泵无刷电机非常适合希望通过可靠且高效的电机提升车辆空气悬架系统的制造商。其推出标志着德昌电机在持续推动汽车技术边界方面的重要里程碑。

2024-11-20 - 产品代理服务技术支持现货查询批量订货

【IC】智芯半导体新品H-桥智能栅极驱动芯片Z20A8200/1，可满足汽车大部分直流有刷电机应用需求

ZHIXIN汽车电机驱动产品线推出了第二个车规级电机控制芯片系列——Z20A820x，包括硬件I/O接口的Z20A8200以及SPI接口的Z20A8201，可满足汽车大部分直流有刷电机的应用需求。

2023-07-04 - 新产品代理服务技术支持现货查询批量订货

无刷直流电机（BLDC）构成、应用领域及工作原理详解

无刷直流电机（BLDC）是一种电动机，本文TOPPOWER详细介绍了其结构、应用领域和工作原理。

2024-06-11 - 设计经验代理服务技术支持现货查询批量订货

【产品】用于三相无刷电机驱动器的正弦波驱动器IC BM62380MUV，具有PWM占空比输入的速度控制

直流无刷电机驱动器BM62380MUV是ROHM推出的一款用于三相无刷电机驱动器的正弦波驱动器IC，具有40 V的电源电压额定值和2.0 A的输出电流额定值。它通过3个霍尔传感器检测转子位置。此外，它还具有速度反馈控制功能，并通过调整输入PWM信号的旋转频率特性和受电动机影响的旋转频率来控制输出PWM占空比。