材料的一场革命。第三代钕铁硼永磁材料的应用，进一步减少了电机的用铜量，促使无刷

 

电机向高效率、小型化、节能的方向发展。

    目前，为提高电动机的功率密度，出现了横向磁场永磁电机，其定子齿槽与电枢线圈
在空间位置上相互垂直，电机中的主磁通沿电机轴向流通，这种结构提高了气隙磁密，

 

能够提供比传统电机大得多的输出转矩。该类型电机正处于研究开发阶段。

    2．2

 

　电子换相电路

    控制电路：无刷直流电动机通过控制驱动电路中的功率开关器件，来控制电机的转速、
转向、转矩以及保护电机，包括过流、过压、过热等保护。控制电路最初采用模拟电路，控
制比较简单。如果将电路数字化，许多硬件工作可以直接由软件完成，可以减少硬件电路，
提高其可靠性，同时可以提高控制电路抗干扰的能力，因而控制电路由模拟电路发展到
数字电路。目前，控制电路一般有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成
形式。对电机控制要求不高的场合，由专业集成电路组成控制电路是简单实用的方法；由
于数字信号处理器运算快，外围电路少，系统组成简单、可靠，使得直流无刷电动机的组
成大为简化，性能大大改进，有利于电机的小型化和智能化，因而数字信号处理器是控
制电路发展的方向。 

    驱动电路：驱动电路输出电功率，驱动电动机的电枢绕组，并受控于控制电路。驱动电
路由大功率开关器件组成。正是由于晶闸管的出现，直流电动机才从有刷实现到无刷的飞
跃。但由于晶闸管是只具备控制接通，而无自关断能力的半控性开关器件，其开关频率较
低，不能满足无刷直流电动机性能的进一步提高。随着电力电子技术的飞速发展，出现了
全 控 型 的 功 率 开 关 器 件 ， 其 中 有 可 关 断 晶 体 管 （ GTO ） 、 电 力 场 效 应 晶 体 管
（MOSFET）、金属栅双极性晶体管 IGBT 模块、集成门极换流晶闸管（IGCT）及近年新
开发的电子注入增强栅晶体管（IEGT）。随着这些功率器件性能的不断提高，相应的无
刷电动机的驱动电路也获得了飞速发展。目前，全控型开关器件正在逐渐取代线路复杂、
体积庞大、功能指标低的普通晶闸管，驱动电路已从线性放大状态转换为脉宽调制的开关
状态，相应的电路组成也由功率管分立电路转成模块化集成电路，为驱动电路实现智能

 

化、高频化、小型化创造了条件。

    2．3

 

　转子位置检测电路

    永磁无刷电动机是一闭环的机电一体化系统，它是通过转子磁极位置信号作为电子开
关线路的换相信号，因此，准确检测转子位置，并根据转子位置及时对功率器件进行切

 

换，是无刷直流电动机正常运行的关键。

    用位置传感器来作为转子的位置检测装置是最直接有效的方法。一般将位置传感器安装
于转子的轴上，实现转子位置的实时检测。最早的位置传感器是磁电式的，既笨重又复杂，
已被淘汰；目前磁敏式的霍尔位置传感器广泛应用于无刷直流电动机中，另外还有光电
式的位置传感器。位置传感器的存在，增加了无刷直流电动机的重量和结构尺寸，不利于
电机的小型化；旋转时传感器难免有磨损，且不易维护；同时，传感器的安装精度和灵
敏度直接影响电机的运行性能；另一方面，由于传输线太多，容易引入干扰信号；由于
是硬件采集信号，更降低了系统的可靠性。为适应无刷电动机的进一步发展，无位置传感