最基本的电机是“DC电机(有刷电机)”。将线圈置于磁场中，通过流动的电流，线圈会受到一边磁极的排斥，同时受到另一边磁极的吸引，并在此作用下不断旋转。在旋转的过程中，流入线圈的电流反方向流动，使其不断旋转。电机中有一个叫做“换向器”的部件，由“电刷”供电。“刷子”的位置在“转向器”的上方，它随着转动而不断移动。通过改变画笔的位置，可以改变当前的方向。和换向器电刷是DC电机旋转不可缺少的结构(图1)。
图一：DC电机（有刷电机）的运转示意图。
切换换向器线圈中的电流方向，反转磁极方向，使其始终向右旋转。电刷向随轴旋转的换向器提供动力。
活跃于多个领域的电机
我们根据电源类型和旋转原理对电机进行了分类(图2)。我们先简单看一下各种电机的特点和用途。
图2：电机的主要类型
DC电机(有刷电机)结构简单，操作方便，通常用于家用电器的“光盘托盘的开合”等用途。或用于汽车的“电动后视镜开闭、方向控制”等用途。虽然它价格便宜，可用于许多领域，但它也有一些缺陷。由于换向器会与电刷接触，寿命很短，所以需要定期更换电刷或保修。
步进电机将根据发送给它的电脉冲的数量旋转。它的运动量取决于发送给它的电脉冲的数量，因此它适合于位置调节。一般在家里用于“传真机、打印机的进纸”等等。因为传真机的送纸步数取决于规格(雕刻和细度)，所以随电脉冲数旋转的步进电机使用起来非常方便。一旦信号停止，机器就会暂时停止，这个问题很容易解决。
同步电动机的转数随电源频率而变化，用于“微波炉转台”和其他应用。电机组里有齿轮减速器，可以得到适合加热食物的转数。感应电机也受电源频率的影响，但频率与转数不一致。过去，这种交流电机用于风扇或洗衣机。
可见各种电机在很多领域都很活跃。其中，BLDC电机(无刷电机)有什么特点才能得到如此广泛的应用？
BLDC电机是如何旋转的？
“BL”在BLDC电机里是“无刷”的意思，也就是DC电机(有刷电机)里的电刷没了。有刷DC电机(有刷电机)的作用是通过换向器给转子中的线圈通电。那么BLDC无刷电机是如何给转子中的线圈通电的呢？原来，BLDC电机使用永磁体作为转子，转子中没有线圈。由于转子中没有线圈，所以不需要换向器和电刷来通电。相反，它是一个线圈作为定子(图3)。
DC中固定永磁体(有刷电机)产生的磁场不会移动，但会被控制线圈(转子)产生的磁场带动旋转。通过改变电压来改变转数。BLDC电机的转子是永久磁铁，通过改变周围线圈产生的磁场方向来旋转。通过控制流向线圈的电流的方向和大小来控制转子的旋转。
图3：BLDC电机的运转示意图。
BLDC电机使用永磁体作为转子。由于不需要给转子通电，所以不需要电刷和换向器。线圈的电力由外部控制。
BLDC电机的优点
BLDC电机的定子上有三个线圈，每个线圈有两根导线，电机中有六根导线。实际上，因为是内部接线，通常只需要三根线，但还是比前面提到的DC电机(有刷电机)多了一根线。简单接一下电池的正负极就不会动了。如何运行BLDC汽车将在本系列的第二部分解释。这一次，我们应该把重点放在BLDC汽车的优势上。
BLDC电机的第一个特点是“高效率”。它可以控制其回转力(扭矩)始终保持最大值。对于DC电机(有刷电机)来说，最大转矩在旋转过程中只能保持片刻，而不能一直保持最大值。DC电机(有刷电机)要想获得和BLDC电机一样的扭矩，只能加大磁铁。这就是为什么小型BLDC汽车也能发出强大的力量。
此外，它还具有耐用和低电气噪音的特点。以上两点是无刷的优势。但DC电机(有刷电机)由于电刷与换向器接触，长期使用后会磨损。接触部分也会产生火花。特别是换向器的缝隙碰到电刷时，会产生巨大的火花和噪音。如果你不想在使用过程中发出噪音，你会考虑使用BLDC电机。
BLDC电机适用于这些方面
BLDC电机也用于真空吸尘器。在某种情况下，通过改变控制系统，转数大大增加。这个例子显示了BLDC电机良好的可控性。
BLDC电机的用途还有很多
BLDC电机有望在更广泛的领域得到应用。BLDC电机将广泛应用于小型机器人，尤其是在制造业以外的领域提供服务的“服务机器人”。“定位对机器人来说非常重要。难道不应该用以电脉冲数运行的步进电机吗？”也许有人会这么想。但在动力控制方面，BLDC电机更合适。此外，如果使用步进电机，机器人手腕等结构需要提供相当大的电流才能固定在某个位置。如果是BLDC电机，只能借助外力提供所需动力，从而抑制功耗。
最近怎么样？BLDC电机是一种高效率、可控性好、寿命长的优质电机。然而，如果我们想最大限度地发挥BLDC发动机的功率，我们需要正确的控制。怎么操作呢？
仅靠连接无法转动
转子BLDC电机是典型的BLDC电机之一，其外观和内部结构如下图所示(图1)。有刷DC电机(以下称为DC电机)在其转子上有一个线圈，在其外侧有一个永久磁铁。BLDC电机的转子上有永久磁铁，外部有线圈。BLCD电机的转子没有线圈，是永磁体，不需要给转子通电。实现了无电刷的“无刷型”。
另一方面，与DC电机相比，控制变得更加困难。不仅仅需要将电机上的电缆连接到电源。甚至电缆的数量也不同。与“将正极()和负极(-)接到电源上”不同。
图1：BLDC电机的外观及内部构造
转子是永久磁铁，所以不能通电。没有电刷和换向器，使用寿命可以延长。
改变磁通量的方向
为了旋转BLDC电机，必须控制线圈的电流方向和正时。图2-A是对BLDC电机的定子(线圈)和转子(永磁体)建模的结果。用这张图，想想转子的转动。考虑使用3个线圈。虽然存在实际使用六个或更多线圈的情况，但是根据原理，每隔120度放置一个线圈，并且使用三个线圈。将电机的电能(电压、电流)转换成机械旋转。图2-A中的BLDC电机是如何旋转的？我们先来看看电机里发生了什么。
图2-A：BLDC电机转动原理
BLDC电机中每隔120度放置一个线圈，总共放置三个线圈来控制通电相或线圈的电流。
如图2-A所示，BLDC电机使用3个线圈。这三个线圈是用来通电后产生磁通量的，分别命名为U、V、w，试着给线圈通电。线圈U(以下简称“线圈”)上的电流路径记为U相，V记为V相，W记为W相。接下来我们来看看U相。当U相通电时，将产生图2-B所示箭头方向的磁通量。
但实际上U、V、W的电缆都是相互连接的，不可能只给U相通电。此处，当U相通电至W相时，将在U和W中产生磁通量，如图2-C所示。U和W的两个磁通量合并成为更大的磁通量，如图2-D所示.永磁体将旋转，使得合成磁通量与中心永磁体(转子)的N极方向相同。
图2-B：BLDC电机的转动原理
从U到w通电，首先只注意线圈的U部分，发现会产生箭头一样的磁通量。
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图2-C：BLDC电机的转动原理
当U相通电到W相时，会产生两个方向不同的磁通量。
图2-D：BLDC电机的转动原理
当U相被激励到W相时，可以认为产生了由两个磁通量组成的磁通量。
如果复合磁通量的方向改变，永久磁铁也会改变。根据永磁体的位置，切换U相、V相和W相的通电相位，以改变合成磁通量的方向。如果连续进行这种操作，产生的磁通量将旋转，从而产生磁场，转子将旋转。
图3示出了通电相位和合成磁通量之间的关系。在这个例子中，如果激励模式从1到6依次改变，合成磁通量将顺时针旋转。通过改变复合磁通量的方向和控制速度，可以控制转子的旋转速度。切换这六种上电模式来控制电机的控制方式称为“120度上电控制”。
图3：转子的永久磁石会像被合成磁通量牵引一样旋转，电机的轴也会因此旋转
使用正弦波控制，进行流畅的转动
接下来，虽然合成磁通量的方向会在120度通电的控制下旋转，但是只有六个方向。例如，如果图3中的“通电模式1”改变为“通电模式2”，则合成磁通量的方向将改变60度。然后转子会像被吸引一样旋转。接下来，通过从“激励模式2”改变到“激励模式3”，合成磁通量的方向将再次改变60度。转子将再次被这种变化吸引。这种现象会一再发生。这个动作会变得僵硬。有时候这个动作会发出噪音。
正是“正弦波控制”可以消除120度通电控制的缺点，实现平滑旋转。在120度通电控制中，合成磁通量在六个方向上是固定的。控制，使其不断变化。在图2-C的例子中，U和W产生的磁通量大小相同。然而，如果可以很好地控制U相、V相和W相，则线圈可以产生不同的磁通量，并且可以精确地控制合成磁通量的方向。调节U相、V相和W相的电流，同时产生复合磁通。通过控制这种磁通量的连续产生，电动机可以平稳地旋转。
图4：正弦波控制
正弦波控制可以控制三相上的电流，产生复合磁通，实现平滑旋转。可以在120度通电控制不能产生的方向上产生合成磁通量。
使用逆变器控制电机
U，V，W相的电流呢？为了便于理解，回想一下120度通电控制的情况。请看图3
接下来看开机模式4。在这种模式下，电流从W流向U，与上电模式1的方向相反。在DC电机中，像这样的电流方向转换是通过换向器和电刷的组合来实现的。然而，BLDC汽车公司不使用这种联系方式。使用逆变电路改变电流方向。控制BLDC电机时，一般采用逆变电路。
为了实现PWM，现在有配备特殊硬件的微型计算机。正弦波控制需要控制三相的电压，所以软件比只有两相的120度通电控制稍微复杂一些。逆变器是驱动BLDC电机的必要电路。逆变器也用于交流电机，但可以认为BLDC电机几乎用于家用电器的“逆变器型”。
图5：PWM输出与输出电压的关系
使用位置传感器的BLDC电机
以上是BLDC电机控制的概述。BLDC电机改变线圈产生的复合磁通量的方向，使转子的永磁体随之改变。
其实在上面的描述中，还有一点没有提到。也就是BLDC汽车公司的传感器。BLDC电机根据转子(永磁体)的位置(角度)进行控制。因此，获取转子位置的传感器是必要的。如果没有传感器知道永磁体的方向，转子可能会朝意想不到的方向转动。如果有传感器提供信息，这种情况就不会发生。
表1显示了BLDC电机位置检测传感器的主要类型。根据控制方式的不同，所需的传感器也不同。在120度通电控制中，为了确定给哪个相通电，配备了可以每隔60度输入信号的霍尔效应传感器。另一方面，对于精确控制复合磁通量的“矢量控制”(下一项解释)，角传感器或光电编码器等高精度传感器更有效。
传感器种类主要用途特征霍尔效应传感器120度通电，控制每60度信号采集一次。价格更低。不耐热。光电正弦波控制和矢量控制有两种：增量式(可以知道离原位置的移动距离)和绝对式(可以知道当前位置的角度)。分辨率高，但抗灰尘能力弱。该传感器具有正弦波控制和矢量控制的高分辨率。即使在坚固和恶劣的环境中也能使用。
表1：位置检测专用传感器的种类及特征
通过矢量控制时刻保持高效率
正弦波被控制为三相通电，平滑地改变合成磁通量的方向，因此转子将平滑地旋转。20度通电控制切换U相、V相、W相两相使电机旋转，而正弦波控制需要精确控制三相电流。而且控制值是一直变化的交流电值，所以控制变得更加困难。
然而，在矢量控制中，需要使用三角函数的坐标变换或复杂的计算处理。所以在大多数情况下，计算能力强的微型计算机会被用作控制微型计算机，比如配备FPU(浮点运算器)的微型计算机。