三相直流无刷电动机工作原理

永磁无刷直流电机是近年随着稀土永磁材料和电力电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电动机，具有调速范围宽、体积小、起动迅速、运行可靠、效率高、寿命长等优点。随着电力电子器件和变频器的发展，无刷直流电动机在汽车电气设备中的应用受到越来越多的重视。对于电动汽车行驶用的电动机多数为永磁直流无刷电动机，少数客车或货车采用感应式电动机。

［教学方法］为了降低难度我们采用了对比叙述法，以便于理解和记忆，使用后效果较好。

1.三相原始电动机和单缸发动机

如图4-2和图4-3所示，三相直流无刷电动机是在最简单的电动机基础上将定子和转子同步加倍做成的，这就相当于多缸发动机是在单缸发动机的基础上罗列出来的。这里极数P相当于活塞个数，而一个活塞的配气机构相当于三个定子磁极。

图4-2　最简单的原始三相直流无刷电动机（槽数Z＝3，极数2P＝2），相当于单缸发动机

2.双缸发动机和双缸电动机

在两倍（相当于两缸发动机）原始电动机A相中，A1X1和A2X2是串在一起构成A相，通电时会同时产生磁通。

永磁体给电动机提供长久励磁，常用材料有铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁硼。

永磁材料的特性通常与温度有关，一般永磁体随温度的增加而失去剩磁，如果永磁体的温度超过居里温度，则其磁性为零。退磁特性曲线也随温度变化，在一定温度范围内，其变化是可逆的，且近似线性。

1.热退磁机制

温度的变化会引起磁钢磁性能的变化，钕铁硼永磁材料在高温下磁性能会损失。在升到一定温度时，材料磁性能将沿退磁曲线逐渐降低，而当温度恢复后，磁钢剩磁也会沿退磁曲线恢复，但并不能回到原有值，而是发生了一部分损失，这部分不可逆的损失，会造成磁钢的失磁。

图4-3　定子极数和转子极数加倍，相当于两缸发动机（槽数Z＝6，极数2P＝4）

因此，在设计永磁电动机时，必须考虑电动机运行过程中温度的变化范围，合理设计散热器的流量和风扇的转速。实践中出现过电动汽车因水泵不转动，温度监测失效导致转子温度太高而退磁的现象。

2.振动退磁机制

磁钢在受到剧烈振动之后，有可能引起其内部磁畴发生变化，磁畴的磁矩方向发生变化后，磁钢磁性能会变差，就会造成磁钢退磁甚至失磁。