新能源电动汽车驱动电机的结构及工作原理 _新能源

一、直流电机的结构
电机的结构应由定子和转子两大部分组成。
运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽。
无刷直流电机主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器组成。
如图所示，无刷直流电机基本结构图。

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无刷直流电机基本结构图
1-电机定子 2-电机转子 3-位置传感器 4-轴承
主转子是电机本体的转动部分，是产生励磁磁场的部件，它由三部分组成：永磁体、导磁体和支撑零部件。
?永磁体和导磁体是产生磁场的核心，由永磁材料和导磁材料组成。无刷直流电机常采用的永磁材料有下列几种：铝镍钴、铁氧体、钕铁硼及高磁能积的稀土钴永磁材料等。
?导磁材料一般用硅钢、电工纯铁或1J50坡莫合金等。如图(a)和(b)所示。第一种结构是转子铁心外表面粘贴瓦片形磁钢，称为凸极式；第二种结构是磁钢插入转子铁心的沟槽中，称为内嵌式或隐极式。

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转子结构
1-永磁体2-转子铁芯3-转子转轴
定子是电机本体的静止部分，由导磁的定子铁心、导电的电枢绕组及固定铁心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。
定子是无刷直流电动机的电枢。
某电机拆解后定子铁芯如图所示。

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某电机拆解后定子铁芯
定子铁心一般由硅钢片叠成，取用硅钢片的目的是为了减少主定子的铁耗。
硅钢片冲成带有齿槽的环形冲片，在槽内嵌放电枢绕组，槽数视绕组的相数和极对数而定。
为减少铁心的涡流损耗，冲片表面涂绝缘漆或磷化处理。
为了减少噪声和寄生转矩，定子铁心采用斜槽。
在叠装后的铁心槽内放置槽绝缘和电枢线圈，然后整形、浸漆，最后把主定子铁心压人机壳内。
有时为了增加绝缘和机械强度，还需要采用环氧树脂进行灌封。
定子铁中安放着对称的多相绕组，可接成星形或封闭形（角形），各相绕组分别与电子开关线路中的相应晶体管相连接。
电子开关线路有桥式和非桥式两种。
如图所示：表示常用的几种电枢绕组连接方式，其中图(a)、(b)是非桥式开关电路，其它是桥式开关电路。

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电枢绕组连接方式
无刷直流电机一般采用霍尔元件作为位置传感器，由于无刷直流电动机的转子是永磁的，就可以很方便地利用霍尔元件的“霍尔效应”检测转子的位置。
四相霍尔无刷直流电动机原理图

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四相霍尔无刷直流电动机原理图
如图所示：两个霍尔元件H1和H以间隔90°电角度粘于电机定子绕组A和B的轴线上，并通上控制电流，电机转子磁钢兼作位置传感器的转子。
当电机转子旋转时磁钢N极和S极轮流通过霍尔元件H1和H，因而产生对应转子位置的两个正的和两个负的霍尔电势，经放大后去控制功率晶体管导通，使四个定子绕组轮流切换电流。
霍尔无刷直流电动机结构简单，体积小，但安置和定位不便，元件片薄易碎，对环境及工作温度有定要求，耐震差。
二、直流电机的工作原理
无刷直流电机的工作原理：如图所示，直流电源给开关线路（驱动器）供电，驱动器根据位置传感器反馈的转子极性和转速信号，控制驱动器内的晶体管开关，给电机定子三相绕组提供方波电源，从而驱动转子运转。