《新能源汽车电机及传动系统拆装与检测》课件-资讯一 无刷直流电机的基本结构

无刷直流电机是一种不使用机械结构换向电刷而直接使用电子换向器的新型电机，这种电机在使用中有许多优点，如能获得更好的转矩转速特性，高速动态响应，高效率，长寿命，低噪声，高转速，无换向火花，运行可靠和易于维护等。无刷直流电机被广泛用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子和工业自动化等装置和仪表。二、相关资讯资讯一无刷直流电机的基本结构无刷直流电机有刷直流电机资讯一无刷直流电机的基本结构1.无刷直流电机的结构特点永磁无刷直流电机采用电力电子逆变器完成直流到交流的转换，即由电子换向取代有刷直流电机的机械换向。由于没有电刷和换向片，电枢电流的换流时刻将由专门的转子位置传感器来检测，由控制电路根据转子位置来决定电力电子开关的导通与关断。由此可见，永磁无刷直流电机的运行应配备相应的控制器，它是一种典型的机电一体化电机，电机的设计与运行不再仅仅是电和磁，还有相关的电子电路和控制理论知识。永磁无刷直流电机和永磁有刷直流电机，在结构上的区别除了有无电刷之外，还有一个重要区别在于，无刷电机中将电枢和磁极的位置进行了互换，即电枢固定不动放在定子上，而磁极放到旋转的转子上，这样电机结构简单，便于电子换向的实现。图7-1永磁无刷直流电机采用电力电子逆变器资讯一无刷直流电机的基本结构图7-2电枢绕组连接方式2.无刷直流电机的定子定子是电机的电枢。定子铁心中安放着对称的多相绕组，可接成星形或封闭形（三角形），各相绕组分别与电子开关线路中的相应晶体管相连接。电子开关线路有桥式和非桥式两种。图7-2为常用的几种电枢绕组连接方式，其中图7-2（a）、图7-2（b）是非桥式开关电路，其他是桥式开关电路。资讯一无刷直流电机的基本结构图7-3无刷直流电机转子的基本结构1—磁钢；2—转子铁心；3—转轴3.无刷直流电机的转子无刷直流电机结构与永磁式同步电机相似，转子是由永磁材料制成的一定极对数的永磁体，但不带鼠笼绕组或其他起动装置，主要有两种结构形式，如图7-3（a）和7-3（b）所示：第一种结构是转子铁心外表面粘贴瓦片形磁钢，称为凸极式；第二种结构是将磁钢插入转子铁心的沟槽中，称为内嵌式或隐极式。资讯一无刷直流电机的基本结构4.无刷直流电机的传感器1）电磁式位置传感器电磁式位置传感器的结构如图7-4所示，它由定子和转子两部分组成，定子磁心及转子上的扇形部分均由高频导磁材料（如软磁铁氧体）制成，导磁片数等于电机极对数，放置在不导磁的铝合金圆盘上制成转子。传感器定子由磁心和线圈组成，磁心的结构特点是中间为圆柱体，安放励磁绕组，外施高频电源励磁。圆周上沿轴向有凸出的极，极上套着信号线圈产生信号电压。电磁式位置传感器具有输出信号大、工作可靠、寿命长、使用环境要求不高、适应性强、结构简单和紧凑等优点。图7-4电磁式位置传感器的结构资讯一无刷直流电机的基本结构2）光电式位置传感器光电式位置传感器是由固定在定子上的几个光电耦合开关和固定在转子轴上的遮光盘所组成的，如图7-5所示。遮光盘上按要求开出光槽（孔），几个光电耦合开关沿着圆周均布，每只光电耦合开关是由相互对着的红外发光二极管（或激光器）和光电晶体管（光电二极管、光电三极管或光电池）所组成的。红外发光二极管（或激光器）通上电后，发出红外光（或激光）。

光电式位置传感器产生的电信号一般都较弱，需要经过放大才能去控制功率晶体管。但它输出的是直流电信号，不必再进行整流，这是它的一个优点。图7-5光电式位置传感器的结构资讯一无刷直流电机的基本结构3）霍尔元件采用霍尔元件作为位置传感器的无刷直流电机通常称为霍尔无刷直流电机。由于无刷直流电机的转子是永磁的，就可以很方便地利用霍尔元件的霍尔效应检测转子的位置。图7-6所示为四相霍尔无刷直流电机的原理图。图中两个霍尔元件H1和H2以间隔90°电角度固定于电机定子绕组A和B的轴线上，并通上控制电流，电机转子磁钢兼做位置传感器的转子。