電動(dòng)汽車(chē)永磁無(wú)刷電動(dòng)機可以看作是一臺用電子換相裝置取代機械換向的直流電動(dòng)機，如圖所示，永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機主要由永磁電動(dòng)機本體、轉子位置傳感器和電子換向電路組成。無(wú)論是結構或控制方式，永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機與傳統的直流電動(dòng)轎車(chē)電機都有很多相似之處：用裝有永磁體的轉子取代有刷直流電動(dòng)機的定子磁極;用具有多相繞組的定子取代電樞;用由固態(tài)逆變器和軸位置檢測器組成的電子換向器取代機械換向器和電刷。下面本文就對永磁無(wú)刷電機相關(guān)組成部件進(jìn)行詳細介紹。

圖示：永磁無(wú)刷電機系統組成示意圖

一電動(dòng)機本體

　　電動(dòng)機本體和永磁同步電動(dòng)機(PMSM)相似，轉子采用永久磁鐵，目前多使用稀土永磁材料，但沒(méi)有籠式繞組和其他啟動(dòng)裝置。其定子繞組采用交流繞組形式，一般制成多相(三相、四相或五相)，轉子由永久磁鋼按一定極對數(2P=2,4,6)組成。設計中要求在定子繞組中獲得頂寬為1 200的梯形波，因此繞組形式往往采用整距、集中或接近整距、集中的形式，以便保留磁密中的其他諧波。

　　有刷直流電動(dòng)機是依靠機械換向器將直流電流轉換為近似梯形波的交流電流供給電樞繞組，而無(wú)刷純電動(dòng)汽車(chē)直流電動(dòng)機是依靠電子換向器將方波電流按一定的相序逐次輸入到定子的各相電樞繞組中。當無(wú)刷直流電動(dòng)機定子繞組的某相通電時(shí)，該相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉子永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉矩，驅動(dòng)轉子旋轉。位置傳感器將轉子磁鐵位置變換成電信號去控制電子開(kāi)關(guān)線(xiàn)路，從而使定子的各相繞組按一定的次序導通，使定子的相電流隨轉子位置的變化而按正確的次序換相。這樣才能讓定子磁場(chǎng)隨轉子的旋轉不斷地變化，產(chǎn)生與轉子轉速同步的旋轉磁場(chǎng)，并使定子磁場(chǎng)與轉子的磁場(chǎng)始終保持900左右的空間角，用最大轉矩推動(dòng)轉子旋轉。由于電子升關(guān)線(xiàn)路的導通次序與轉子轉角同步，起到機械換向器的換向作用，保證了電動(dòng)機在運行過(guò)程中定子與轉子的磁場(chǎng)始終保持基本垂直，以提高運行效率。所以無(wú)刷直流電動(dòng)機就其基本結構而言，可以認為是一臺由電子開(kāi)關(guān)換相電路、永磁式同步電動(dòng)汽車(chē)電機以及位置傳感器三者組成的“自同步電動(dòng)機系統”，它在運行過(guò)程中不會(huì )失步。

　　永磁無(wú)刷電動(dòng)機BLDCM的轉子結構既有傳統的內轉子結構，又有近年來(lái)出現的盤(pán)式結構、外轉子結構和線(xiàn)性結構等新型結構形式。伴隨著(zhù)新型永磁材料的實(shí)用化，電動(dòng)機轉子的結構越來(lái)越多樣化，使永磁無(wú)刷電動(dòng)機BLDCM正朝著(zhù)高出力、高精度、微型化和耐環(huán)境等多種用途發(fā)展。

二轉子位置傳感器

　　電動(dòng)汽車(chē)電機轉子位置傳感器有光電式、磁敏式和電磁式三種類(lèi)型。

　　采用光電式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉子旋轉時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì )按一定頻率間歇發(fā)出脈沖信號。

　　磁敏式位置傳感器是指它的某些電參數隨周?chē)艌?chǎng)按一定規律變化的半導體敏感元件，其基本原理為霍爾效應和磁阻效應。磁敏元件的主要工作原理是電流的磁效應，主要是霍爾效應。采用磁敏式位置傳感器的元刷直流電動(dòng)機，其磁敏傳感器件(如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏三極管、磁敏電阻器或專(zhuān)用集成電路)裝在定子組件上，用并檢測永磁體、轉子旋轉時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。

　　采用電磁式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機，是在定子組件上安裝電磁傳感器部件(如耦合變壓器、開(kāi)關(guān)、LC諧振電路等)，當永磁體轉子位置發(fā)生變化時(shí)，電磁效應將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調制信號(其幅值隨轉子位置的變化而變化)。

　　近年來(lái)還出現了無(wú)位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機，此種電動(dòng)機利用定子繞組的反電動(dòng)勢作為轉子磁鐵的位置信號，該信號檢出后，經(jīng)數字電路處理，送給邏輯開(kāi)關(guān)電路去控制無(wú)刷直流電動(dòng)機的換向。由于它省去了位置傳感器，使得無(wú)刷電動(dòng)機的結構更加緊湊，所以應用日趨廣泛。

三電子換向電路

　　電子換向電路由功率變換電路和控制電路兩大部分組成，它與位置傳感器相配合，控制電動(dòng)機定子各相繞組的通電順序和時(shí)間，起到與機械換向類(lèi)似的作用。當系統運行時(shí)，功率變換器接受控制電路的控制信息，將系統工作電源的功率以一定的邏輯關(guān)系分配給直流無(wú)刷電動(dòng)機定子上的各相繞組，以便使電動(dòng)機產(chǎn)生持續不斷的轉矩。逆變器將直流電流轉換成交流電流向電動(dòng)機供電，與一般逆變器不同，它的輸出頻率不是獨立調節的，而是受控于轉子位置信號，是一個(gè)“自控式逆變器”。永磁無(wú)刷電動(dòng)機由于采用自控式逆變器，電動(dòng)機輸入電流的頻率和電動(dòng)機轉速始終保持同步，電動(dòng)機和逆變器不會(huì )產(chǎn)生振蕩和失步，這也是永磁無(wú)刷電動(dòng)機BLDCM的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)之一。

　　純電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機各相繞組導通的順序和時(shí)間主要取決于來(lái)自位置傳感器的信號，但位置傳感器所產(chǎn)生的信號一般不能直接用來(lái)驅動(dòng)功率變換器的功率開(kāi)關(guān)元件，往往需要經(jīng)過(guò)控制電路進(jìn)行邏輯處理、隔離放大后才能驅動(dòng)功率變換器的開(kāi)關(guān)元件。驅動(dòng)控制電路的作用是將位置傳感器監測到的轉子位置信號進(jìn)行處理，按一定的邏輯代碼輸出，去觸發(fā)功率開(kāi)關(guān)管。

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