必看！PPT图文详解——永磁无刷直流电机

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永磁无刷直流电机如何更科学的定义？看看这篇文章

随着科技的进步，电动机越来越先进，大家是否在学习相关知识时遇到如下问题呢？

“大量的关于永磁无刷直流电机的资料，但是其定义说法不一，很是迷茫。”

小编为大家总结了一些知乎上面精彩的回答 供大家学习参考

永磁无刷直流电动机

永磁无刷直流电动机的结构，永磁无刷直流电动机一般由电动机本体、转子位置传感器及固态电子开关电路相结合。

定子 图一

1) 定子

定子由铸钢叠片组成，绕组置于沿内部圆周向的槽中，如上图所示。定子与感应电动机的定子相似，但是绕组的分布方式不同。定子绕组中线圈的互联方式不同产生不同类型的反电动势波形。

有两种类型的定子绕组：方波（梯形波）和正弦波。方波电动机一般被用为永磁无刷直流电动机；正弦波电动机一般被用为同步电动机。定子绕组可以有三相或更多相。

转子 图二

2) 转子

转子采用永磁体制成，可有2到8对磁极，南磁极和北磁极交替排列。如图三，展示了不同磁体排列的横截面。

转子位置传感器

和有刷直流电机不同，永磁无刷直流电机的换向是以电子方式控制的。要使电机转动，必须按一定的顺序给定子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得电，知道转子的位置很重要。转子的位置由定子中嵌入的霍尔效应传感器检测。根据霍尔传感器的位置，有两种输出。霍尔传感器输出信号之间的相移可以是60°或120°。电机制造商据此定义控制电机时应遵循的换向顺序。

图三 固态电子开关电路

用于控制电动机运转。通过单片机控制功率开关。根据电压和电流额定值，这些开关可以是MOSFET或IGBT，也可以是简单的双极性晶体管。

工作原理 图四

工作原理

每次换向，都有一个绕组连到控制电源的正极（电流进入绕组）。第二个绕组连到负极（电流从中流出），第三个处于失电状态。转矩是由定子线圈产生的磁场和永磁体之间的相互作用产生的。理想状态下，转矩峰值出现在两个磁场正交时，而在两磁场平行时最弱。为了保持电机转动，由定子绕组产生的磁场应不断变换位置，因为转子会向着与定子磁场平行的方向旋转。

换向顺序 图五

图六

图五所示，展示了霍尔传感器信号相对反电动势和相电流变化；图六展示了按照霍尔传感器信号应遵循的切换顺序。图五的序号对应图六中的数字。

没转过60个电角度，其中一个霍尔传感器就会改变状态。因此，完成电周期需要六步。在同步模式下，每转过60个电角度相电流切换一次。但是，一个电周期可能并不对应完整的转子机械转动周期。完成一圈机械转动要重复的电周期数取决于转子磁极的对数。每对转子磁极需要完成一个电周期。因此，电周期数/转数等于转子磁极对数。

图七

图八

图四展示了用于控制电机的控制器框图，图七图八展示了根据霍尔传感器输入A、B和C切换这些功率开关的顺序。图七用于电机的顺时针转动；图八用于电机的逆时针转动。以60度相移的霍尔传感器信号为例。在选择控制特定电机的控制器时，应遵循电机制造商定义的顺序。

参照图四，标有PWMx的信号根据该顺序在导通（ON）和关段（OFF）之间切换，则电机将以额定转速运行。

转矩/转速特性 图九

图九所示，展示了转矩/转速特性。有两个转矩参数用于定义电机，峰值转矩（TP）和额定转矩（TR）。连续运转时，电机的负载会增加直到达到额定转矩。在永磁无刷直流电机中，转矩在转速达到额定值之前都保持不变。但从超过额定转速起转矩开始下降。经常带负载起动、停止和反转的电机应用需要比额定转矩更大的转矩。需要大转矩的时间通常很短，尤其是在电机从静止状态起动以及加速时。在此期间，需要额外的转矩客服负载和电机本身的惯性。

与其他电机对比

与有刷直流电机比较

与感应电机比较

参考资料：

1. Stephen J. Chapman(著)/刘新正 苏少平 高琳 丁文（译）/ 电机学/ 电子工业出版社/ 2013

2. Padmaraja Yedamale/应用笔记/Microchip Technology Inc./2007

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