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什么是无刷直流电动机？

无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感器按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。 位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件(例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。 采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇产生脉冲信号。 采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上安装有电磁传感器部件(例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等)，当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号(其幅值随转子位置而变化)。

三相异步电动机的启动转矩

起运转矩大于额定转矩，一般电机样本上都标有二者之间的关系式(倍数)。一般在2倍左右。具体数据要根据电机大小与极数来确定。

启动转矩，电机启动瞬间的电磁转矩，它的大小等于电机负载的静摩擦力矩，也是电机启动电流最大的时刻;

1、一般情况下，自耦变压器的抽头也就只有65% 和80%两组供你使用，没有那么多抽头供你选择。需要较大的启动转矩接到80%，启动转矩不大时接到65%。

2、负载转矩比电机额定转矩小，电机可以正常启动，如果负载转矩比电机转矩大出很多，那么电机肯定起不来，会堵转，电流会很大。

3、电机在额定工况下，带额定负载，基本上所有工况都会达到额定要求。至于电机转速，由于是异步电动机，转速肯定会受负载的影响而变化。例如空载时转差率小，基本可以达到将近同步转速，满载时转速定会下降。

无刷电机与有刷电机的区别

电动机有有刷和无刷之分。有刷电动机的2个刷(铜刷或者碳刷)是通过绝缘座固定在电动机后盖上直接将电源的正负极引入到转子的换相器上，而换相器连通了转子上的线圈，3个线圈极性不断的交替变换与外壳上固定的2块磁铁形成作用力而转动起来。由于换相器与转子固定在一起，而刷与外壳(定子)固定在一起，电动机转动时刷与换相器不断的发生摩擦产生大量的阻力与热量。所以有刷电机的效率低下损耗非常大。但是，他同样具有，制造简单，成本及其低廉的优点!

无刷电机顾名思义就是没有任何刷!他的空载阻力主要来自转子与定子的旋转接触点，所以一般的无刷电机在转子两端都使用了滚珠轴承来减小摩擦!这样就不会有大量的摩擦阻力与热量(其实还是会发热，只是热源来自于线圈上的电阻损耗)，具有极高(80%-90%以上)的效率与高转速!一般应用在需要大功率输出的模型上，提供卓越的强劲动力!

然而，经常有人会称“直流无刷电动机”，但事实上模型上使用的无刷电机就是3相交流电动机。那为什么我们可以用普通的直流电源来驱动他呢?奥秘就在于我们使用的无刷电子调速器!无刷电子调速器与有刷电子调速器的根本区别在于无刷电子调速器将输入的直流电源，转变为三相交流电源，为无刷电动机提供电源。

那么，提到无刷电机，我们就要关心它的KV值啦。KV是一个转速单位等同于RPM/V，就是每1V电压获得的每一分钟的空载转速。转速=KV值*电压。

一)“无刷”“有刷”的基本概念： 目前电动自行车广泛采用的是直流永磁电机，直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种，有刷电机是直流电机的主流产品，目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机。无刷电机是一种特殊的直流电机，它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，无刷电机主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。

二)有刷电机的缺点没有成为阻碍它在电动自行车中广泛应用的要素： 电刷磨损和电机噪声是“有刷”相对与“无刷”的两个最主要的缺点，但尽管存在这两个缺点，为什么国内绝大多数品牌厂家仍采用有刷电机的方案呢，难道他们没有意识到这个问题吗?原因在于：

A)电刷的磨损不构成主要问题 电动自行车是一种间断性工作的交通工具，一组电池通常最长的放电时间(骑行时间)一般为2-3个小时，使用者每天使用贸易的平均时间大约为1-2个小时，而现在，广泛应用于电动自行车的盘式转子电机采用平面式换向器和优质加长式电刷，工作寿命一般在1500小时以上，因此，按每个用户平均每天骑车1.5小时计算，一组电刷的使用时间已达1000天。可以看出，一组合格的电刷服役时间已接近三年，而更换一组电刷的成本仅为5元左右，平均每年不足2元!更何况，电动自行车使用了3年也确实有必要对车辆作一些全面的检查和维护，更换一些磨损零件，宣扬贸易电机十年免维护这种夸大的观点，有误导消费者的嫌疑。

B)电机发出一点声音是正常的 笔者在走访市场时，一位无刷电机电动车的促销员，演示无刷电机在空载条件下的静音特性，以此证明无刷电机要比有刷电机优越得多，其实，购买电动车绝不是购买空调设备，消费者大可不必为它是否毫无噪声而作出购买与否的决定。事实上，使用过无刷电机电动车的用户会知道，无刷电机在空载时或低负载时(如平坦无风情况下)电机发出的声音确实很小，但是，当运行至重载状态如上坡，顶风，它往往会发出远远比有刷电机更为“巨大”的音响，甚至出现令人不适的电磁抖动，而这种声音在安静的店堂促销过程中是不会出现的。 事实上，车辆电机运行时发出一些声音是正常的，毕竟它是一种户外使用的交通工具，国家规定的噪声合格标准为小于62分贝，绝大多数国产有刷电机都可以将分贝值控制在55分贝以下，属合格产品。无刷电机的促销员引导消费者追求“静音”，像促销空调机那样去促销电动车，也有误导消费者之嫌疑，空调噪声太大会影响睡眠，而电动车发出一点声音是绝不会影响使用的!

三)现有的无刷电机方案存在的一系列问题： 某晚报《无刷胜有刷》一文武断地将有刷电机指责为“寿命短、噪声大、效率低”，甚至指出“一般使用6个月至一年就需要更换电机内的碳刷”，讨伐之音毫无顾虑!为此，本文也步其所为，略数电动自行车无刷电机之弊端。

A)传感器工作环境差，导致系统失效! 正规的无刷电机设计一般需要在非热源区设置光电或磁性(霍尔元件)传感器，用于检测电机转动位置，发出控制换向的信号，而现在市售的绝大多数所谓的电动自行车专用的无刷电机轮毂，由于受到设计尺寸和安装方式的限制，无法将传感器与热源隔离，几乎都采用了在铁芯定子上定位开槽并用胶水固定三个霍尔元件的方法来安装传感器，众所周知，电机的热源是一个客观存在，它来自电机的铜损和铁损，特别是当电机工作在较低效率区时，热量聚集的速度很快，于是铁芯就会发热，直接设置在热源区的传感元件会出现性能漂移，导致换向误差，一旦换向错误，则会导致电机效率的大辐度下降，温度进一步升高，以致进入恶性循环，直接导致电子换向器烧毁，一般表现为“短路”。一旦“短路”，无刷电机就有一种被“卡死”的感觉，转动十分困难，使用者甚至不能脚踩骑行。只有请三轮车或出租车运回，有经验的用户会自备一把剪刀，一旦短路卡死，就将电机输入线剪断，使之“开路”，这样，被烧毁的“无刷”，就可以蹬回到维修部了。

B)感应电动势，导致控制器烧毁： 笔者以顾客身份在询访市场时，有一位无刷的推销员，在向我自豪地介绍了“静音”特性之后，又兴致勃勃地演示无刷电机神奇的自充电功能：关闭总电源，摇动中轴，使后轮转动，然后鸣号表示已经发电，脚踩出来的电又被回收到电池中去了，她告诉我“电池若没有电可以自已发电”，神奇之极，且不去评价这种演示所表现的“永动机”属性违反了基本的能量守恒定律是多么的荒谬之极，骗个别消费者尚可，骗行家绝对不行，相反地，这种情况恰恰正是“无刷”的伤心地，由于无刷电机没有超越离合器，当车轮快速转动，在电机输入端会形成感应电动势，轮子转得越快，感应电动势就越高，当超过器件的耐压值时，会导致电子换向系统的“电压击穿”，电机又要短路，轮子骤然卡死，又需要求助于“一剪开路”了，这种情况往往会出现于下坡过程中，用户骑着无刷电动车吃吃力力地上坡，到了下坡，本以为可以轻松惬意一番，让它自由滑行，速度越来越快，感应电动势越来越高，终于导致元件被击穿，不用刹车就会停下来，这就是许多用户反映“无刷电动车”上坡时没坏，下坡时好端端地不会转的原因。

C)只说电机永不磨损、寿命十年，保修两年，就不说控制器! 无刷与有刷不同，有刷的换向器置于电机之内，而无刷则置于电机之外，因此，无刷电机系统实际上是由“电机”和“电子换向器”两部份组成的。无刷的电机部分确实存在着某种“永不磨损”的属性，而无刷的电子换向器却是一个故障率很高的部件，如前所述的各种故障均发生的控制器上。目前，许多无刷的推销员向顾客作出电机“保用2年、5年甚至10年”的承诺，但控制器(电子换向器)却只能保修壹年，更换一只控制器费用高达200元。事实上，若是算上无刷系统控制器的维修费用，其维修成本将大大超过有刷电机更换几个电刷的成本。一旦个别厂家撤消了对控制器(换向器)的保修承诺，消费者的使用成本将迅速增加。

D)系统可靠性与性能的矛盾： 无需讳言，无刷电机的可靠性与最大工作电流有很大的关系，降低最大工作电流会改善可靠性，但如果大幅度降低最大工作电流，那就会带来无刷电动车运行乏力，性能低劣的负面影响，消费者不欢迎，无刷没有市场。这确实是摆在无刷系统面前十分严峻的课题。

E)无刷更需讲“防水”： 笔者不仅一次地看见某些无刷电机的推广商将整个无刷轮毂浸泡在“鱼缸”里转动，以炫耀其“两栖”作业的“优异”特性，在水下，有刷电机确实存在着换向困难的缺陷，但是，电动自行车并不是潜水艇，为何需要在水中行驶呢?这种看似有学问的演示，着实让人看不懂!事实上这也算是一种“魔术”，因为无刷采用电子换向，演示者并没有将电子换向装置也置于水中，若是将整个控制器(换向装置)也放在鱼缸中，无刷电机的情况会比有刷更惨。事实上，无论是无刷还是有刷都采用钕铁硼作为永磁材料，这种材料具有许多优良的特性，但它最大的缺点之一就是抗氧化性差，置于水中无疑是将钕铁硼置于最恶劣的条件之中，会导致电机的寿命因氧化失效。另外，无刷电机中有大量的硅钢片，也是会生锈的，更需要讲防水，进行这样的演示，虽然可以误导一些观众，若被说穿也没有什么意义。

有刷电机用机械开关切换，产生旋转力矩。

无刷电机用霍尔元件测量转子的旋转角度，用电子开关切换定子绕组的电流分配，产生旋转力矩。

电动机旧绕组的拆除方法

电动机的冷态旧绕组一般都很硬，很难拆除，必须将绕组加热软化，乘热将线圈迅速拆除。此外，也可用化学药品将绝缘腐蚀、溶解，然后拆下线圈。实际检修工作中常用的是加热法，一般分为电流加热、烘烤、明火加热等几种。

1.电流加热 用调压器或电焊机往电动机绕组中通入较大的三相电流(通常为1.8倍电动机额定电流)。当绝缘软化、绕组冒烟时，立即切断电源，敲出槽契，拆除线圈。如果没有三相电源或三相调压设备，可将电动机三相绕组接成开口三角形，然后通入单相低压大电流。

2.烘烤 在有条件的地点，可将待修电动机直接置于烘干室或烘烤箱内加热，待温度达到一定值，绕组绝缘便软化，此时很容易拆除线圈。

3.明火加热 先将槽契敲出，把绕组两端部剪断，然后用喷灯、煤炉、木柴等直接烧烤绕组、槽口，待绝缘软化，将导线逐根从槽中取出。

无论采用哪种加热方法，都应注意控制加热温度(一般不应超过180℃)，以免损坏铁芯绝缘，增加铁芯损耗。因此，有条件的地点，应尽量不用明火加热，因为用这种方法加热，温度不易控制。

通常，不管用哪种方法拆除线圈，都应保留几个完整的旧线圈，以便绕制新线圈的绕线模。

电动机使用注意事项

对于很多使用电动机的生产行业以及个人而言，电动机的正确安装、使用和保养是很重要的，因为这些都关系到电动机的安全以及它的使用寿命，将直接关系到生产成本等各方面的因素。以下是使用过程中一般要注意的事项。

一、检查

1、认真检查铭牌数据，确认电动机型号符合使用要求。

2、用500V兆欧表测量电动机绕组对外壳的绝缘电阻，绝缘电阻 应大于0.5MΩ。

二、安装

1、电动机—般安装在室内清洁、干燥的场所，周围必须通风良好，环境空气最高温度不超过40℃，最低温度不低于-15℃，并应防止强烈的热辐射。

2、电动机控制电器应有缺相保护和过载热保护装置，YA系列增安型电动机须根据铭牌tE时间及起动电流比IA/IN选择合适的过载热保护装置。

3、按接线图接电源线接线头连接要紧固，带引出电缆、电线的电动机，可直接和电源线连接，接头处要绝缘密封。

4、当电源线，相序和电动粗接线头标志对应连接时，从轴伸端看电动机顺时针旋转。需要改变转向时，改变两根电源线接线的位置即可。

5、YD系列等变级多速异步电动机是利用换接引出线的方法来控制转速变化的，为保证多速电动机运行的可靠性，设计和操作控制装置时应注意，在高速切换为低速时，必须在切断电源的同时断开2Y接线的中性点，以免在低速绕组接通时引起电源短路.在高速切换为低速的过程中，必续待电动机停转后才能接通低速绕组的电源，以减少对电动机及负载的冲击.转速切换要注意电动机的转向。

6、电动机可以采有联轴器，齿轮、皮带与负载机械联接，4kw以上的2极电动机30kw以上的4极电动机不宜用皮带传动，双轴伸电动的第二轴伸只能用联轴嚣传动。联轴器、皮带轮轴孔与电动机轴的配合松紧应合适，安装时严禁用重锤敲击。采用联轴器传动时，电动机轴中心线与负载机械轴中心线应重合，

联轴器轴向保留1～3mm间隙。采用皮带传达室动时，电动机轴中心线应与负载机械轴中心线平行，皮带中心线与轴中心线相互垂直。

三、接地

电动机必须可靠接地，接地方式、接地电阻等应符合《工业与民用 电力装置的接地设计规范》《工厂电力设计技术规范》等电气安全管理的规定，接地电阻小于4Ω。

四、起动

1、合闸后电动机应立即起动起来，达到正常转速并平稳运行，否 则皮立即切断电源，检查并排除故障。

2、起动后注意观察电动机传动装置、负载机械、电压表和电流表， 若有异常现象应立即停机。

3、电动机空载连续起动一般不超过4次，运行至热态停机后连续 起动不得超过2次，否则容易烧坏电动机。

4、根据电网容量、负载大小和电动机功率等，合理选择起动方式， 较大功率电动机宜采采用一三角法或降压方式起动。

五、运行

1、电源电压与额定电压的偏差不超过±5%，三相电压不平衡不超过1.5%。

2、电动机运行电流不得超过铭牌上的额定电流，三相电流不平衡量不超过80%，否则会造成电动机发热甚至烧毁。

3、用温度计测量电动机机壳表面温度应不超过80℃，轴承的温度应不超过95℃

4、电动机应经常保持清洁、干燥、通风良好，进风口与出风口必霜保持畅通。

5、运行中电动机出现冒烟、剧烈振动、异常声音、特殊气味、转速明显下降;负载设备出现故障;发生人身触电时应立即断电停机。

六、轴承润滑

l、电动机轴承润滑应良好，一般运行3000-5000小时后，应停机保养补充或更换润滑脂，润滑脂牌号为ZL--3锂基润滑脂。

2、存放或停用时间超过两年的电动机使用前应对轴承的润滑情况进行检查，必要时补充或更换润滑脂。

3、中心高132及以下机座号电动机用密封轴承，中心高160以上机座号电动机一般用非密封轴承，电动机使用过程中密封轴承不必更换润滑脂.非密封轴承应定期更换清洁的润滑脂.润滑脂加注要适量， 一般填充轴承内外圈之间空腔的1/3-1/2，有注脂装置的电动机，用润滑枪加注3-4下即可，加注前打开轴承盖底部的排放孔或盖板，电动机运行20分钟后再堵上排放孔或上好盖板，拆装排放孔螺 塞或盖板时应断电停机 。

七、运输及贮存

在运输过程中电动机应不受潮，轴伸不磕碰，零件不损坏等.贮存场所应保持清洁、干燥、通风，无腐蚀性气体，避免环境温度的急剧变化等。

八、质量保证

1、在用户按使用维护说明书的规定正确使用与贮存的情况下，电动机自购买之日起的一年内或自我公司生产日期不超过1年的时间内，因制造质量问题而损坏或不能正常工作，我公司负责包修、包换、包退。

2、 由于用户原因造成的电机故障，我公司可以提供电动机的维修服务，并按规定收取一定的费用，一般包括以下情况：电动机因电压超出额定电压±5%或超载运行，导致电动机的烧毁;电动机因三相电源供电线路出现故障，造成电动机定子绕组一相或两相绕组烧毁;因未按使用维护说明书要求安装、使用和保养造成的设备事故;用户擅自拆卸、修理的电动机等。

九、维护修理

电动机维护修理时要注意环境保护，做到维修场所无污染，不得用火烧的方法拆除电机线圈。使用时间超过一年以上的电动机，维护保养时要注意检查电动机端盖外侧的油封、轴封环，接线盒座、接线盒盖上的密封圈等橡胶件是否开裂、变形、严重磨损等老化现象，不能达到密封性能和要求的件要及时更换。

这些都是使用过程中应该注意的相关事项，我们只有在使用过程中切实做到这些才能够更好的保养好电动机的同时让自己得到更多利益。