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无刷电机的工作原理
王强
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无刷电机的工作原理
无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。
采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。
采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。
采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。
无刷电机的选择
无刷直流电机凭借长寿命、低噪音、大扭矩等特性广泛应用于AI智能、汽车、医疗器械、工业自动化等行业中，因其有不同的规格以及种类，所以如何选用无刷直流电机，以满足产品性能要求，这是非常重要的。
1、规格选择
在电源电压可调的场合，可按实际需要选择转矩、转速与产品相应的额定值接近的直流无刷电机规格，通过改变电压得到所需转速；在电源电压固定的场合，如果没有适当无刷直流电机可供选用时，可先按转矩选择适当规格，而产品的电压与转速之间可作适当调整。
2、功率选择
电机输出的最大功率是有限度的，如果无刷电机的功率选择过小，负载超过了额定输出功率就会发生电机过载，过载时会出现电机发热、振动、转速下降、声音异常等现象，严重过载时，将会烧毁电机。而功率过大，则会造成经济浪费。因此合理选择电机的功率是很重要的。
3、类型选择
宜优先选用效率高、价格便宜、温升低的铁氧体永磁直流电机。只有当对性能要求严格、体积小、环境温度较高时才考虑选用铝镍钴永磁直流电机或稀土永磁直流电机。
来源：电机技术及应用
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