無刷直流電機(jī)總體結(jié)構(gòu)及原理

BLDC電機(jī)可以配置為單相、雙相和三相。三相電機(jī)使用最普遍。

無刷直流電機(jī)以電子換向器（三相逆變橋電路）取代了機(jī)械換向器（有刷電機(jī)的電刷），所以無刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)的良好調(diào)速性能，又具有交流的結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花。

• 定子

• BLDC定子是由許多硅鋼片經(jīng)過疊壓和沖壓而成，每個(gè)沖槽內(nèi)都有一定的線圈組成了繞組。

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• 定子繞組可以分成梯形和正弦兩種繞組，它們的根本區(qū)別在于繞組的不同連接方式使它們產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)不同，分別呈現(xiàn)梯形和正弦波形。梯形和正弦波繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)波形如下圖：

梯形反電動(dòng)勢(shì)↑

正弦反電動(dòng)勢(shì)↑

繞組的不同不僅在反電動(dòng)勢(shì)上有梯形和正弦的區(qū)別，在相電流上也呈現(xiàn)出梯形和正弦波的差異。正弦波繞組由于波形平滑，所以運(yùn)行起來相對(duì)于梯形繞組來說更加平穩(wěn)一些。

• 轉(zhuǎn)子

• BLDC電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分由永磁體（通常是稀土合金磁體，例如釹（Nd），釤鈷（SmCo）和釹鐵硼（NdFeB）組成。

• 根據(jù)應(yīng)用，極數(shù)可以在2到8個(gè)之間變化，北極（N）和南極（S）交替放置。下圖顯示了磁極的三種不同布置。

• （a）磁體放置在轉(zhuǎn)子的外周上。

• （b）稱為電磁嵌入式轉(zhuǎn)子，其中矩形永磁體嵌入轉(zhuǎn)子的鐵心中。

• （c）將磁體插入轉(zhuǎn)子的鐵芯中。

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• 霍爾傳感器
  

要使得BLDC轉(zhuǎn)起來，必須按照一定的順序給定子通電，那么我們就需要知道轉(zhuǎn)子的位置以便按照通電次序給相應(yīng)的定子線圈通電。轉(zhuǎn)子的位置是由嵌入到定子的霍爾傳感器感知的。

通常設(shè)計(jì)三個(gè)霍爾傳感器在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)路徑周圍。多數(shù)BLDC電機(jī)在非驅(qū)動(dòng)端上的定子中嵌入了三個(gè)霍爾傳感器。無論何時(shí)，只要轉(zhuǎn)子的磁極掠過霍爾元件時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)子當(dāng)前磁極的極性霍爾元件會(huì)輸出對(duì)應(yīng)的高或低電平，表示北磁極或南磁極正經(jīng)過該傳感器。這樣只需要根據(jù)三個(gè)霍爾元件產(chǎn)生的電平時(shí)序就可以判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)子的位置，并相應(yīng)的對(duì)定子繞組進(jìn)行通電。

BLDC電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖