隨著永磁材料和電力電子元器件的不斷進步，無刷DC永磁電機發展迅速，廣泛應用于工業、農業、國防、航空航天、現代科技和日常生活的各個領域。在電機技術領域，合理、正確地設計無刷DC永磁電機變得越來越重要。

有刷DC永磁電機原理介紹

在有刷直流永磁電動機中，電樞繞組設置在轉子上,定子永磁體在氣隙中形成勵磁磁場。根據物理定理，在這種情況下，如果電流被迫在電樞繞組的導體中流動，將產生作用在導體上的電磁力，如表達式(1)所示。

F=K1Bli………………(1)

在公式(1)中：

F——電磁力(n);

K1——常量;

B——氣隙磁通密度(t);

L——導線長度(m);

導體(A)中的電流。

電樞繞組由幾個線圈(或元件)組成，每個線圈由幾圈組成。如果電樞繞組的串聯導體總數為n和N1，并且它們攜帶相同的電流，則電磁力的大小根據公式(2)計算。

F=K2BNli………………(2)

在公式(2)中，K2是常數。

在電動機中，作用在導體上的電動勢在轉子的中心軸上形成力矩，迫使轉子繞中心軸旋轉。旋轉電磁轉矩的大小根據公式(3)。

M=K3BNRli………………(3)

在公式(3)中：

M——電磁轉矩(n 3360m);

K3——常量;

R——導體相對于轉子中心軸的位置半徑(m)。

在有刷直流永磁電動機中，定子主要由永磁體磁極、導磁瓶和電刷構件所組成，轉子主要由電樞繞組和換向器所組成。電樞繞組按一定規律與換向器連接，相鄰兩線圈之間有一定的角位移。假設，當N極下的某個線圈從0電角的位置通電時，轉子開始旋轉，氣隙磁場中線圈內電流產生的旋轉電磁轉矩由0值開始變大，再由大變小，當轉子轉到180電角時，線圈產生的旋轉電磁轉矩又回到0值。此時線圈離開N極，進入S極下方，線圈中的電流方向自動切換(切換)到相反的方向。開關動作是通過幾個電刷和一個換向器的機械結構來實現的。電樞線圈中電流方向的這種變化稱為機械換向。

這樣，在有刷DC電機的某一磁極下，雖然線圈導體是不斷變化的，但只要施加的電壓極性不變，線圈導體中流動的電流方向不變，作用在電樞上的電磁轉矩方向不變，電機的旋轉方向也會不變，這就是有刷DC電機機械換向過程的本質。

無刷DC永磁電機的工作原理

本發明的無刷DC水磁鐵電機，電樞繞組安裝在定子上，水磁鐵的磁極安裝在轉子上。轉子位置傳感器以電子或電磁方式感應每相定子電樞繞組相對于轉子永磁體磁場的位置;并利用其輸出信號，通過電子換向電路，按照一定的邏輯程序，驅動與電樞繞組相連的相應功率開關晶體管，將電流切換或換向到相應的電樞繞組。隨著轉子的轉動，轉子位置傳感器不斷發出信號，使電樞繞組依次不斷通電，不斷改變通電狀態，使在某一磁極下線圈導體中流動的電流方向始終不變，這就是無刷DC永磁電機無觸點電子換向過程的本質。

我們可以想象，在有刷DC永磁電機中，如果將電機內部的旋轉電樞轉出成為定子，將電樞繞組連接到機械換向器上的引線頭全部拉出，并為每個引線頭提供一個功率晶體管開關;通過將原本在外部的靜態永磁體移動到電機的內腔中并將其轉變成轉子，無刷DC永磁電機可以轉變成無刷DC永磁電機。然而，這種實現方法必須包括大量適合它的功率晶體管開關元件和轉子位置傳感器。就目前的科技水平而言，這種方法很難實施，或者說沒有實用價值。因此，在目前的無刷DC永磁電機中，定子電樞采用與通用交流電機相似的三相繞組。借助轉子位置傳感器，檢測轉子永磁體磁場與定子電樞繞組三相軸的相對空間位置，通過邏輯信號處理和控制實現定子電樞三相繞組的電子換向。

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