什么是無刷直流電機？工作原理是？

1.無刷直流電機

無刷直流電機是由逆變器、電機本體、控制器、位置檢測器組成的一種機電一體化的產品，它有固定的電樞繞組和旋轉的轉子磁場，電樞繞組與電子換向的開關器件相連接。在電機工作的過程中，電機的位置檢測器實時監測電機的轉子位置信息，將轉子位置信息反饋給控制器，控制器根據電機的轉子位置信號，按一定的規律控制三相逆變器的功率管輸出對應的控制信號，控制電機的正常工作。

2.無刷直流電機的構成

無刷直流電機是定子、定子繞組、電機轉子和永磁體材料磁鋼所構成。

(1)電機本體

無刷直流電機的電機本體結構是由定子、轉子、定子與轉子位置傳感器組成，電機的定子由定子鐵心、繞組線圈、絕緣座構成，定子鐵心上有單相或者多相繞組，各相繞組之間一般有兩種常見的連接方式，分別為封閉式連接和星形連接。電機在工作時，為了減小損耗和提高電機的工作效率，一般采用星形連接的方式。

由永磁體、導磁體和其他支撐零件組成的轉子是電機的旋轉部分。隨著新型永磁材料的廣泛應用，無刷直流電機往小型化的方向發展，控制精度更高，可以在惡劣的環境下工作。

(2)逆變器

無刷直流電機的逆變器將電機本體與控制器聯系起來，把直流電轉換成交流電為電機本體進行供電，與一般逆變器的區別是，無刷直流電機的逆變器不是獨立調節的，而是由轉子的位置信號控制的，由反饋的轉子位置信號按照規律輸出信號控制逆變器。無刷直流電機的逆變器具有自控性，是一個“自控式逆變器”，電機三相繞組輸入電壓的頻率始終和電機的轉速保持同步，不會產生振蕩和失步的問題，也是無刷直流電機非常重要的優點之一。

(3)轉子位置檢測器

位置檢測器是用來檢測電機在運轉時轉子磁極所在的位置信息，無刷直流電機的逆變器是一個自控式逆變器，受控于電機轉子的位置信號，檢測到的電機轉子的位置信號反饋回來為電機的逆變器提供正確的換向信息，因此轉子位置檢測器是否正常工作決定了電機是否能正常工作。本文在對電機模塊進行設計時使用的是磁敏式位置傳感器。

(4)控制器

保證無刷直流電機正常工作的核心部分是控制器，對位置傳感器反饋回來的轉子位置信息進行邏輯處理，控制逆變器開關管的導通與截止的狀態，保證電機的正常運行。在電機開環情況下控制器根據輸入的控制信息產生PWM信號，使得電機的速度隨給定的信號發生變化控制，無刷直流電機在開環情況下正常工作。在閉環情況下，控制器采用電流、轉速等調節方式控制PWM信號的生成控制電機的運轉，對電機具有保護功能。

3.無刷電機工作原理

無刷直流電機利用逆變器和電子換向裝置代替有刷直流電機的電刷和機械換向裝置。無刷直流電機通電后電機上的電樞繞組產生磁場即定子周圍產生磁場，逆變器把電源的直流電逆變為交流電送入定子的電樞繞組中產生磁場，電機的定子繞組產生的磁場與轉子旋轉產生的磁場相互作用，從而使轉子產生轉矩，帶動轉子轉動。為了確保電機中的電流始終能夠產生一個可以讓轉子轉動的磁場，通過電子換向裝置，感知轉子永磁體磁極的位置，適時的給逆變器提供正確的換向信息，讓電機能夠正確的完成換向，保證電機一直平穩的運行下去。電機正常工作需確保定子繞組按照一定的順序通斷，通斷順序與轉子位置相關，轉子的位置信號是轉子位置檢測裝置完成的。針對無刷直流電機轉子位置檢測使用了三個霍爾開關，電機開始工作時，霍爾開關交替輸出信號，確定此時轉子位置信息，將當前轉子位置信息反饋回來按照一定的規律輸出信號控制電機的逆變器里對應的功率管的導通與斷開，并實現電機得換向，讓電機穩定運行。

以上梳理了無刷電機的定義、結構及工作原理，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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