【問答10】 什么是無刷電動機？

無刷電動機就是沒有電刷的電動機，即它的轉子和定子之間沒有電刷和換向器。無刷電動機繞組電流方向是通過控制器提供各個方向的直流電來轉換的。它采用內置傳感器外加電子換向器的方法進行電子換向，主要是為了消除電刷的磨損，以及電刷接觸所產生的噪聲。無刷電動機是一種特殊的直流電動機。圖1-13為無刷電動機外形。

圖1-13 無刷電動機外形

無刷電動機主要由機殼、定子、轉子、轉子位置傳感器和軸承等組成，如圖1-14所示。繞組與位置傳感器是固定在電動機軸上的，它是定子的一部分，不能旋轉。磁鋼是無刷電動機的旋轉部件。

圖1-14 無刷電動機結構

無刷電動機繞組電流方向是通過控制器提供各個方向的直流電來轉換的。它采用內置傳感器外加電子換向器的方法進行電子換向，主要是為了消除電刷的磨損，以及電刷接觸所產生的噪聲。圖1-15為直流無刷電動機基本工作原理圖。圖中，W1～W3為電動機定子電樞繞組；N、S為轉子磁鐵；用晶體管V1～V3作為電子開關，起電子換向的作用；H1～H3為霍爾元件，作用于位置傳感器。轉子轉動的原理如下：H1檢測到轉子的N極，則V1導通，電流經W1、V1流通，W1形成磁極S，吸引轉子的N極，轉子就按圖示箭頭方向轉動。接著H2檢測到轉子的S極，V2導通，電流經V2、W2流通，W2形成磁極S，吸引轉子的N極，轉子就按圖示的箭頭方向繼續(xù)轉動，不斷重復上述過程，使轉子不停頓地轉動。

1.高速無刷電動機

這種輪轂式電動機由內置式高速無刷電動機心、行星摩擦滾子、超載離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成。這種輪轂式電動機屬于內轉子電動機。

2.低速無刷電動機

這種輪轂式電動機由轉子、定子、軸、端蓋、軸承等部件組成。這種輪轂式電動機屬于外轉子電動機。圖1-16為其結構及外形。低速無刷直流電動機的定子結構類似普通異步電動機或同步電動機，繞組結構有兩種形式，即重疊繞組和非重疊繞組，重疊繞組的跨距大，一般超過一個齒距，繞組的各個線圈在空間上存在重疊區(qū)域；非重疊繞組定子上每對極有三個齒，每個齒上套一相集中繞組，各相繞組之間不存在重疊區(qū)域。

圖1-15 直流無刷電動機基本工作原理圖

圖1-16 低速無刷無齒輪轂式電動機結構及外形

無刷低速電動機是用三個霍爾元件實現電流正負極換向的電動機。無刷低速電動機沒有電刷和傳動齒輪，所以不存在電刷的機械磨損，運行中幾乎沒有噪聲，由于無刷、無齒，結構簡單，所以永無磨損，在三類電動機中壽命最長；電能轉換為動能的效率較高；免維護，受廣大消費者喜愛；重量輕、體積??；使用這種電動機最經濟；放電均勻，大大延長了蓄電池的使用壽命；耗電較小，續(xù)行里程達70km左右。其缺點是：與有刷高速電動機相比，無刷低速電動機轉速控制系統(tǒng)的造價較高，爬坡能力較弱，價格和控制器配套與有刷有齒電動機相當，起動時稍有噪聲，在非電動狀態(tài)下輪轂轉動阻力較大。

【提示貼】 霍爾元件是用于無刷電動機內的磁場極性識別的元件，它與控制器配合，完成無刷電動機的旋轉。無刷電動機中有三個霍爾傳感器，型號均相同，以便實現較好的匹配和同步。

一般霍爾元件的引腳定位方法：將有標記的一面朝向自己，（左）電源正，（中）接地，（右）信號輸出。安裝霍爾元件時，注意防靜電。