无刷直流电机主要由电机本体、电子换向器和转子位置传感器3部分组成,如图1-74所示。 (1)电机本体：无刷直流电机的电机本体由定子和转子2部分组成。 定子是电机本体的静止部分,它由导磁的定子铁芯、导电的电枢绕组及固定铁芯和绕组用的一些零部件、绝缘材料、引出部分等组成,如机壳、绝缘片、槽楔、引出线及环氧树脂等。 转子是电机本体的转动部分,是产生励磁磁场的部件,由永磁体、导磁体和支撑零部件组成。 (2)电子换向器：电子换向器由功率变换电路和控制电路构成,主要用来控制定子各绕组通电的顺序和时间。无刷直流电机本质上是自控同步电
机,电机转子跟随定子旋转磁场运动,因此,应按一定的顺序给定子各相绕组轮流通电,使其产生旋转的定子磁场。无刷直流电机的三相绕组中通过的电流是120°电角度的方波,绕组在持续通过恒定电流的时间内产生的定子磁场在空间是静止不动的。而在开关换向期间,随着电流从一相转移到另一相,定子磁场随之跳跃了一个电角度。而转子磁场则随着转子连续旋转。这两个磁场的瞬时速度不同,但是平均速度相等,因此能保持“同步”。无刷直流电机由于采用了自控式逆变器即电子换向器,电机输入电流的频率和电机转速始终保持同步,电机和逆变器不会产生震荡和失步,这也是无刷直流电机的优点之一。
般来说,对电子换向器的基本要求是结构简单,运行稳定可靠,体积小,重量轻,功耗小,能按照位置传感器的信号进行正确换向,并能控制电机的正反转,应能长期满足不同环境条件的要求。
(3)转子位置传感器转子位置传感器在无刷直流电机中起着检测转子磁极位置的作用,为功率开关电路提供正确的换向信息,即将转子磁极的位置信号转换成电信号,经位置信号处理电路处理后控制定子绕组换向。由于功率开关的导通顺序与转子转角同步,因而位置传感器与功率开关一起,起着与传统有刷直流电机的机械换向器和电刷相类似的作用。位置传感器的种类比较多,可分为电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置传感器等。电磁式位置传感器具有输出信号大、工作可靠、寿命长等优点,但其体积比较大,信噪比较低且输出为交流信号,需整流滤波后才能使用。光电式位置传感器性能比较稳定、体积小、重量轻,但对环境要求较高。磁敏式位置传感器的基本原理为霍尔效应和磁阻效用,它对环境适应性很强,成本低廉,但精度不高。
如图1-75所示为无刷直流电机实物图。
