什么是永磁直流无刷同步电动机(永磁无刷直流电动机的特点)

随着永磁材料和电力电子元器件的不断进步，无刷DC永磁电机发展迅速，广泛应用于工业、农业、国防、航空航天、现代科技和日常生活的各个领域。在电机技术领域，合理、正确地设计无刷DC永磁电机变得越来越重要。

有刷DC永磁电机原理介绍

在有刷直流永磁电动机中，电枢绕组设置在转子上,定子永磁体在气隙中形成励磁磁场。根据物理定理，在这种情况下，如果电流被迫在电枢绕组的导体中流动，将产生作用在导体上的电磁力，如表达式(1)所示。

F=K1Bli………………(1)

在公式(1)中：

F——电磁力(n);

K1——常量;

B——气隙磁通密度(t);

L——导线长度(m);

导体(A)中的电流。

电枢绕组由几个线圈(或元件)组成，每个线圈由几圈组成。如果电枢绕组的串联导体总数为n和N1，并且它们携带相同的电流，则电磁力的大小根据公式(2)计算。

F=K2BNli………………(2)

在公式(2)中，K2是常数。

在电动机中，作用在导体上的电动势在转子的中心轴上形成力矩，迫使转子绕中心轴旋转。旋转电磁转矩的大小根据公式(3)。

M=K3BNRli………………(3)

在公式(3)中：

M——电磁转矩(n 3360m);

K3——常量;

R——导体相对于转子中心轴的位置半径(m)。

在有刷直流永磁电动机中，定子主要由永磁体磁极、导磁瓶和电刷构件所组成，转子主要由电枢绕组和换向器所组成。电枢绕组按一定规律与换向器连接，相邻两线圈之间有一定的角位移。假设，当N极下的某个线圈从0电角的位置通电时，转子开始旋转，气隙磁场中线圈内电流产生的旋转电磁转矩由0值开始变大，再由大变小，当转子转到180电角时，线圈产生的旋转电磁转矩又回到0值。此时线圈离开N极，进入S极下方，线圈中的电流方向自动切换(切换)到相反的方向。开关动作是通过几个电刷和一个换向器的机械结构来实现的。电枢线圈中电流方向的这种变化称为机械换向。

这样，在有刷DC电机的某一磁极下，虽然线圈导体是不断变化的，但只要施加的电压极性不变，线圈导体中流动的电流方向不变，作用在电枢上的电磁转矩方向不变，电机的旋转方向也会不变，这就是有刷DC电机机械换向过程的本质。

无刷DC永磁电机的工作原理

本发明的无刷DC水磁铁电机，电枢绕组安装在定子上，水磁铁的磁极安装在转子上。转子位置传感器以电子或电磁方式感应每相定子电枢绕组相对于转子永磁体磁场的位置;并利用其输出信号，通过电子换向电路，按照一定的逻辑程序，驱动与电枢绕组相连的相应功率开关晶体管，将电流切换或换向到相应的电枢绕组。随着转子的转动，转子位置传感器不断发出信号，使电枢绕组依次不断通电，不断改变通电状态，使在某一磁极下线圈导体中流动的电流方向始终不变，这就是无刷DC永磁电机无触点电子换向过程的本质。

我们可以想象，在有刷DC永磁电机中，如果将电机内部的旋转电枢转出成为定子，将电枢绕组连接到机械换向器上的引线头全部拉出，并为每个引线头提供一个功率晶体管开关;通过将原本在外部的静态永磁体移动到电机的内腔中并将其转变成转子，无刷DC永磁电机可以转变成无刷DC永磁电机。然而，这种实现方法必须包括大量适合它的功率晶体管开关元件和转子位置传感器。就目前的科技水平而言，这种方法很难实施，或者说没有实用价值。因此，在目前的无刷DC永磁电机中，定子电枢采用与通用交流电机相似的三相绕组。借助转子位置传感器，检测转子永磁体磁场与定子电枢绕组三相轴的相对空间位置，通过逻辑信号处理和控制实现定子电枢三相绕组的电子换向。

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