处，b 元件输出信号使晶体管 V2 导通而其余关断，B 相绕组通过电流，同样产生逆时针
方向的电磁转矩，当磁极旋转至 C（c）处，其动作过程与前两处相同。如此反复循环，
电动机即可旋转起来。由于传感器元件安装位置为空间互差 120°电角度，因此三相绕组轮
流通电时间也因为每相 120°。因为功率晶体管的导通和截止是通过位置传感器传感信号来
控制的，所以传感器的位置和三相绕组位置之间必须有严格的对应，在电机安装时应加

 

以注意。

    1.2 结构电动自行车的电机受体积和成本限制，通常制成盘式电动机，安装在车轮的轮
毂内，轮毂由辐条与车圈连接，直接带动车轮转动。由工作原理可知，无刷直流电动机除

 

电动机本体外，还包括位置传感器和电子开关线路（即控制器）。

    电动机内部结构分定子和转子两部分。定子是由定子铁心，电枢绕组及其引出线，传
感元件及其引出线，定子支架，轴等部分组成。定子电枢铁心是由硅钢片冲片叠压而成的，
由于电机径向尺寸大，轴向尺寸短，定子铁心一般做成多对极多个槽数，以满足大力矩、
低转速的要求。定子绕组的形式和多相的永磁同步电动机类似，它在实现能量转换过程中
起着重要的作用。绕组相数多取三相，并采用 Y 型联接，三相绕组分别与电子开关线路中
相应的功率开关器件联接，即为三相半控驱动方式。电机的转子为外转子形式，由永久磁
钢按一定极对数（2p=2，4，...）组成，磁钢材料一般采用铁氧体、钕铁硼或钐钴（稀土

 

磁钢）等。

    2 

 

控制技术

    2.1 

 

位置传感器

    由工作原理可知，位置传感器在无刷直流电动机中起着测定转子磁极位置的作用，为
逻辑开关电路提供正确的换相信息。由于电动自行车的电机安装在轮毂内，对电机的尺寸
和位置传感器体积的要求都比较高，考虑传感器的体积和性能，通常采用的传感器是磁
敏式开关式传感器，目前使用最广泛的是霍尔元件集成电路。霍尔元件是根据霍尔效应制
成的，即当有电流渡过和有磁场穿过霍尔元件时，元件内会产生霍尔电势，在磁场位置
变化时霍尔电势会完全反映磁场的变化，这样就可起到传感位置的作用，根据转子磁极
的位置来产生位置信号。为提高霍尔元件的驱动功率和工作可靠性，通常将霍尔元件与其
他集成电路相结合构成一个开关型霍尔集成电路，在不增加电路封装体积的情况下，其
输出信号可直接驱动功率晶体管。目前还出现了利用电机定子绕组的反电动势作为转子磁
钢的位置信号，经数字电路处理，并送给逻辑开关电路去控制电机的换向，由于它省去

 

了位置传感器，使得电机的结构更加紧凑，近年来的应用日趋广泛。

    2.2 

 

驱动控制电路

    驱动控制电路包括，位置信号处理电路，各相信号逻辑分配电路，功率放大电路，保

 

护电路。

    位置信号处理电路即为位置传感器获得的转子磁极的位置电信号。信号逻辑分配电路，
是由于位置传感器所产生的信号一般不能直接用于控制功率放大电路，需经过信号逻辑
分配电路处理后才能去控制逻辑开关单元。功率放大电路是驱动控制电路的核心，其功能