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行业新闻

一文读懂无刷电机:从结构设计到应用场景

发布时间: 2025-04-29

无刷电机,全称无刷直流电机,也被叫做电子换向电机或同步直流电机,是一种以直流电为电源的同步电机。它将直流电源输入,借助逆变器转化为三相交流电源,属于带位置反馈的永磁同步电机。在电机大家族中,无刷电机凭借独特优势,逐渐成为众多领域的 “新宠”。​

从结构设计来看,无刷电机主要由三部分构成。转子部分采用永磁材料,像常见的稀土合金磁体钕、钐钴和钕铁硼等。依据不同应用,其极数在 2 到 8 个间变动,北极(N)与南极(S)交替布置,常见的磁极布置形式有磁体置于转子外周、矩形永磁体嵌入转子铁芯、磁体插入转子铁芯等。定子的结构与感应电机有相似之处,由堆叠的钢叠片组成,设有轴向切槽用于缠绕线圈绕组。多数无刷电机配备三个定子绕组,呈星形或 “Y” 形连接(无中性点),并且根据线圈互连方式,定子绕组又可细分为梯形和正弦电动机,梯形电动机的驱动电流和反电动势呈梯形,正弦电动机则为正弦形。位置传感器(常为霍尔传感器)在无刷电机中也扮演关键角色。由于无刷电机舍弃了电刷,换向依靠电子控制。为保证电机顺畅旋转,需按顺序给定子绕组通电,而这就要求知晓转子位置,霍尔传感器便能检测转子位置,并将其转化为电信号,多数无刷电机内置三个霍尔传感器来达成这一目的 。​

在应用场景方面,无刷电机的身影随处可见。在航模领域,其重量轻、功率密度高的特性,能助力飞行器灵活飞行。工业生产线上,无刷电机凭借高扭矩、高可靠性以及长时间稳定运转的能力,成为众多设备的动力担当。智能家居设备中,无刷电机的低噪音、节能优势得以凸显,例如空调、冰箱等家电采用无刷电机作为驱动,既提升性能、降低能耗,又减少运行噪音,优化用户体验。在汽车行业,随着电动汽车和混合动力汽车的兴起,无刷电机为车辆提供高效动力,应用前景愈发广阔。还有在新兴的机器人领域,无刷电机快速响应、精准控制的特点,让机器人动作更灵活、执行任务更高效 。无刷电机以其精妙的结构设计,实现了性能上的诸多突破,从而在丰富多样的场景中展现出强大的适用性,持续推动各行业的技术革新与发展。

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