图2。1  无刷直流电机组成框图

2。1。1  电机本体

无刷电机的电机本体主要是由转子和定子组成的。无刷直流电机的定子是由铁心和线圈绕组组成的，在电机工作时定子是处于静止状态。当无刷直流电机通电后，向线圈绕组加入励磁电流，铁芯便会产生电磁感应现象，产生感应磁场，和转子磁场作用产生转矩。当电机带动负载工作后，线圈产生反电势，吸收电能并经过转子输出机械能，完成了能量的转换。

转子由一个永磁体和铁芯构成，是电机工作时旋转的部分。永磁体的作用和普通电机的作用类似，是用来提供一个足够大而稳定的磁场，转子永磁体的磁极一般为两极或多极。根据永磁体在铁芯上镶嵌位置的不同，转子有表面粘贴式、嵌入式、环形磁极等，一般表面粘贴式的转子永磁体应用更多，这种结构是把片状的永磁体沿径向方向粘贴于铁芯的外表面，可得到方波的气隙磁场[16]。

2。1。2  位置传感器文献综述

位置传感器通常情况下在电机的内部，它先检测转子的位置，然后将转子磁极的位置信号转变为电信号并传递到控制器处。控制器在接收到位置信号后经过特定的逻辑处理，输出控制电枢绕组按既定顺序进行换相的信号。位置传感器的种类很多，不同种传感器的使用场合和特别也完全不同[17]。

电磁式的位置传感器是利用电磁效应来检测转子所在位置。这种传感器结构比较简单、体积很小、安装很灵活方便、寿命长[18]。其中，霍尔式位置传感器应用很广，本课题使用的就是霍尔位置传感器。霍尔传感器是基于霍尔效应工作的，电机通电后，转子永磁体会产生稳定的磁场，使霍尔元件产生霍尔电压，霍尔电压大小和磁场强度成正比，霍尔电压方向和永磁体磁场方向相互垂直[19]。

光电式传感器是基于光电效应设计的，其结构比较复杂，而且对外界环境要求高，极易受外界环境影响，工作过程中可靠性很低、难以控制，所以现在使用越来越少。

2。1。3  电子换相线路

无刷直流电机可以进行无接触换相，实现该功能发挥主要作用的就是电子换相线路。电子换相线路与位置传感器相互配合，与传统的机械换相作用相同。电子换相线路是将位置传感器的输出信号经过解调和放大之后去触发末级功率管，从而使电枢绕组按照一定的逻辑顺序实现通电，保证电机可靠正常的运行。因此为了实现电子换相和调速，无刷直流电机必须具有内置转子位置传感器，该位置传感器一般为霍尔传感器。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

电子开关线路有三种形式，它们是全桥式、半桥式及H桥式，其中三相星形全桥控制和三相星形半桥控制应用最广泛。

2。2  无刷直流电机的工作原理

无刷直流电机内有位置传感器，转子各个状态下的位置信号都由传感器来检测，驱动电路根据接收到的信号产生相应的驱动信号，驱动电机各相按顺序换相，实现电机的正常工作[20]。而电机的转子部分则是处于运动状态的，在定子磁场和永磁体产生的磁场是90电角度的时候，会产生最大的转矩。为了使电机不停的工作运转，只让磁场不动是行不通的。因为转子是运动的，转子的磁场方向也随着转子运动而变化，当两个磁场的一致时，此时，转子输出转矩最小是0。为了让电机能够连续不断的工作运转，定子所产生的磁场方向必须要改变。另外，为了能提高电机的工作效率，必须将定子产生的磁场和转子产生的磁场维持在90°的角度。但是转子的位置我们并不知道，我们可以通过检测装置来确定转子的位置。所以，无刷直流电机想要正常工作，就必须根据位置传感器输送出的信号来确定转子所在的位置，然后通过电子换相线路驱动电机使电枢绕组依次输送电流，电枢绕组中的电流会在定子上产生旋转的磁场，从而驱动转子转动。