2024-04-02 Share: 徹底搞懂BLDC與PMSM的差別

（什麼是反電勢，反電勢是永磁電機很重要的一個指標，因為BLDC和PMSM都是永磁電機，根據初中物理知識可以知道，運動的磁場會在導體中會產生感應電流，進而產生感應電壓，即感應電動勢，所以永磁體在馬達旋轉的時候，會在定子繞組裡產生感應電動勢，也叫反電勢。不同的定轉子結構，會在定子繞組中產生不同波形的反電勢，目前主流的就兩種，一種是梯形波，另一種是正弦波。）

完美的梯形波很難造就出來，大多數反電位波形是介於梯形波與正弦波之間的。通常來講，造就梯形波比造就正弦波要難得多，在實際應用的電機中，如果只看定子繞組方式，短距分佈繞組更容易製造出正弦波，而集中整距繞組往往是不完美的正弦波。而且有時候為了減少齒槽轉矩的影響，使用斜極、斜槽的設計，使得反電位波形更趨於正弦化。

也就是說，從集中整距繞組的馬達結構上，沒辦法判斷確定馬達是BLDC。但反過來講，因為集中整距繞組工藝製造上，相對更容易，所以對要求不高的BLDC，就一般用集中整距繞組來做定子了。

因為集中繞組端部軸向尺寸小，提高了銅的利用率（端部銅線不產生電磁功率），所以集中繞組的馬達一般效率較高（銅損降低了）。所以網路上有些說BLDC效率高是片面的，不是BLDC，而是採用集中繞組的馬達。

BLDC是採用六步換相控制，拿最簡單的玩具電機，就是兩極三槽電機來舉例，一圈360度的旋轉，每60度切換一次，磁場角度永遠在60度-90度-120度- 60度，做往復運動，電磁拉力也一直在從小到大，再從大到小的變化。所以，BLDC的轉矩脈動比較大。

而PMSM是依賴正弦波的三相旋轉交流電來控制。正弦波三相交流電，大家知道吧？就是說，如果馬達定子繞組同時具備兩個條件：1三相交流電，2交流電是正弦波形，那麼馬達定子中就可以產生一個旋轉磁場。那麼好了，定子的旋轉磁場就可以帶著貼有磁鐵的轉子做旋轉運動了。只要電源電壓電流是穩定的，那麼輸出的扭力就是穩定的。由此可見，PMSM的轉矩脈動小很多。 （因為電源逆變過程會產生諧波，所以由諧波產生的一點點脈動還是有的）

因為控制簡單，所以BLDC使用霍爾感測器就好了。每當轉子轉過60度，就告訴電源把正負極切換一下，就這麼簡單。而PMSM需要知道轉子的準確位置，隨時調整電流來調整轉矩，確保轉速同步，所以需要相對高階的旋轉變壓器來測速定位。

BLDC轉速公式：n=U/Ce∮-TR/CeCt∮2

PMSM轉速公式：n=60f/p；

兩者的負載曲線如下：

隨著負載的增加，BLDC轉速降低，而PMSM轉速是恆定的。這就解釋了為什麼PMSM的控制精度高了。但PMSM有一個問題，就是會有失步現象，如果負載轉矩超過堵轉轉矩，轉子轉速就沒辦法跟上旋轉磁場轉速了，轉速降低，直到停止。

所以一些大型的永磁同步電機，或是同步發電機，會在轉子表面加阻尼繞組，在轉子失步的情況下，有轉差率，產生感應電流，類似異步電機原理，驅動轉子旋轉，跟上旋轉磁場轉速。