【问答10】 什么是无刷电动机？

无刷电动机就是没有电刷的电动机，即它的转子和定子之间没有电刷和换向器。无刷电动机绕组电流方向是通过控制器提供各个方向的直流电来转换的。它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。无刷电动机是一种特殊的直流电动机。图1-13为无刷电动机外形。

图1-13 无刷电动机外形

无刷电动机主要由机壳、定子、转子、转子位置传感器和轴承等组成，如图1-14所示。绕组与位置传感器是固定在电动机轴上的，它是定子的一部分，不能旋转。磁钢是无刷电动机的旋转部件。

图1-14 无刷电动机结构

无刷电动机绕组电流方向是通过控制器提供各个方向的直流电来转换的。它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。图1-15为直流无刷电动机基本工作原理图。图中，W1～W3为电动机定子电枢绕组；N、S为转子磁铁；用晶体管V1～V3作为电子开关，起电子换向的作用；H1～H3为霍尔元件，作用于位置传感器。转子转动的原理如下：H1检测到转子的N极，则V1导通，电流经W1、V1流通，W1形成磁极S，吸引转子的N极，转子就按图示箭头方向转动。接着H2检测到转子的S极，V2导通，电流经V2、W2流通，W2形成磁极S，吸引转子的N极，转子就按图示的箭头方向继续转动，不断重复上述过程，使转子不停顿地转动。

1.高速无刷电动机

这种轮毂式电动机由内置式高速无刷电动机心、行星摩擦滚子、超载离合器、输出法兰、端盖、轮毂外壳等部件组成。这种轮毂式电动机属于内转子电动机。

2.低速无刷电动机

这种轮毂式电动机由转子、定子、轴、端盖、轴承等部件组成。这种轮毂式电动机属于外转子电动机。图1-16为其结构及外形。低速无刷直流电动机的定子结构类似普通异步电动机或同步电动机，绕组结构有两种形式，即重叠绕组和非重叠绕组，重叠绕组的跨距大，一般超过一个齿距，绕组的各个线圈在空间上存在重叠区域；非重叠绕组定子上每对极有三个齿，每个齿上套一相集中绕组，各相绕组之间不存在重叠区域。

图1-15 直流无刷电动机基本工作原理图

图1-16 低速无刷无齿轮毂式电动机结构及外形

无刷低速电动机是用三个霍尔元件实现电流正负极换向的电动机。无刷低速电动机没有电刷和传动齿轮，所以不存在电刷的机械磨损，运行中几乎没有噪声，由于无刷、无齿，结构简单，所以永无磨损，在三类电动机中寿命最长；电能转换为动能的效率较高；免维护，受广大消费者喜爱；重量轻、体积小；使用这种电动机最经济；放电均匀，大大延长了蓄电池的使用寿命；耗电较小，续行里程达70km左右。其缺点是：与有刷高速电动机相比，无刷低速电动机转速控制系统的造价较高，爬坡能力较弱，价格和控制器配套与有刷有齿电动机相当，起动时稍有噪声，在非电动状态下轮毂转动阻力较大。

【提示贴】 霍尔元件是用于无刷电动机内的磁场极性识别的元件，它与控制器配合，完成无刷电动机的旋转。无刷电动机中有三个霍尔传感器，型号均相同，以便实现较好的匹配和同步。

一般霍尔元件的引脚定位方法：将有标记的一面朝向自己，（左）电源正，（中）接地，（右）信号输出。安装霍尔元件时，注意防静电。