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动轮毂总成，其转速为

170-180 转／分，适应了自行车以 20km／h 左右的速度行驶。该结构的可靠性高，成本

较低，骑行较舒适，但也存在以下缺点：

(1)传统的电刷和换向器有机械磨损和噪声、火

花等，

(2)系统

 

的先进性和档次不够高。

    用于电动自行车的无刷电动轮毂，实际上由两部分组成。一是直接外转子式的无刷电机

系统，二是可以实现电子换向的专用控制系统，无刷电机依据于现代

IC 技术和功率电子

器件的发展而逐渐成熟。对于有电子技术经验

 

的制作者来说不难掌握。

    图 2 是无刷电机结构与原理图。无刷直流电机由电机本体，位置传感器及电子换向开关

电路三个基本部分组成。其中位置传感器的定子和电子换向开关电路相当于一个静止的换

向器，位置传感器的转子相当于旋转着的电刷，它们组成一个没有机械接触的电子换向

 

装置。

    电机本体由几对极的永磁钢转子和一个多相的电枢绕组定子组成。电枢绕组分别与相应

的电子换向开关电路连接。为了保持电枢绕组电流与磁场极性相对关系不变，设有检测转

 

子位置的传感器，使电枢绕组能随转子位置变化依次通电。

    位置传感器是一种无机械接触的检测转子位置的装置。由传感器定子和转子组成。分别

装在定子机壳内和主转子轴上，它能提供信号

 

，并按一定顺序去触发电子换向开关电路。

    

——

常用的位置传感器为磁敏转换式。其传感器定子为按一定次序配置的磁敏元件

霍尔

 

元件，传感器的转子为永磁体。

    电子换相开关电路中各功率元件分别与相应的各相定子绕组串联。各功能元件的导通与

截止取决于位置传感器的信号。绕组电路的导通可以是一相一相依次导通，也可以两相两

 

相依次导通。

    霍尔位置传感器，因结构简单、安装方便、灵活，易于机电一体化，获得了广泛应用。霍

尔元件特性是：在磁场中有电流流过时，其横向出现电势电压

(参见图 3)  

。

    霍尔元件的控制极分别接入电源，输出端 x1、X2、Y1 及 Y2 分别输出信号，控制晶体

管

BGl-BG4

 

的开、关。

    根据霍尔元件的特性，当主转子 N 极在定子 Yl 位置时，在霍尔元件 HGl 中产生 x1 方

向上的电势，此信号使

BG4 导通，与 BG4 串联的绕组 WXl 中有电流流过，并使定子 x1

极磁化为

s 极吸引转子旋转 90 度，N 极到达定子 xl 位置，此时 HGl 的输出为 0，在霍

尔元件

HG2 中产生 Y2 方向上的电势，此信号使 BG3 导通，使绕组 wY2 中有电流流过，

并使定子

Y2 极磁化为 s 极吸引转子继续旋转 90 度，N 极到达定子 Y2 的位置，此时

HG2 输出为 0，s 极对准。HGl，因而在：HGl 中产生 x2 方向的电势，同样使

BG2，WX2 导通，使转子继续旋转 90 度。因此对于不同的主转子位置，霍尔元件依次输

出不同的信号，使主定子绕组按

wXl→wY2→WX2→wYl 的顺序轮流通电，形成旋转磁场，

 

使转子旋转。

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