一、直流電機的結構
電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。
運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐。
無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器組成。
如圖所示，無刷直流電機基本結構圖。
無刷直流電機基本結構圖
1-電機定子 2-電機轉子 3-位置傳感器 4-軸承
主轉子是電機本體的轉動部分，是產生勵磁磁場的部件，它由三部分組成：永磁體、導磁體和支撐零部件。
?永磁體和導磁體是產生磁場的核心，由永磁材料和導磁材料組成。無刷直流電機常采用的永磁材料有下列幾種：鋁鎳鈷、鐵氧體、釹鐵硼及高磁能積的稀土鈷永磁材料等。
?導磁材料一般用硅鋼、電工純鐵或1J50坡莫合金等。如圖(a)和(b)所示。第一種結構是轉子鐵心外表面粘貼瓦片形磁鋼，稱為凸極式；第二種結構是磁鋼插入轉子鐵心的溝槽中，稱為內嵌式或隱極式。
轉子結構
1-永磁體2-轉子鐵芯3-轉子轉軸
定子是電機本體的靜止部分，由導磁的定子鐵心、導電的電樞繞組及固定鐵心和繞組用的一些零部件、絕緣材料、引出部分等組成，如機殼、絕緣片、槽楔、引出線及環氧樹脂等。
定子是無刷直流電動機的電樞。
某電機拆解后定子鐵芯如圖所示。
某電機拆解后定子鐵芯
定子鐵心一般由硅鋼片疊成，取用硅鋼片的目的是為了減少主定子的鐵耗。
硅鋼片沖成帶有齒槽的環形沖片，在槽內嵌放電樞繞組，槽數視繞組的相數和極對數而定。
為減少鐵心的渦流損耗，沖片表面涂絕緣漆或磷化處理。
為了減少噪聲和寄生轉矩，定子鐵心采用斜槽。
在疊裝后的鐵心槽內放置槽絕緣和電樞線圈，然后整形、浸漆，最后把主定子鐵心壓人機殼內。
有時為了增加絕緣和機械強度，還需要采用環氧樹脂進行灌封。
定子鐵中安放著對稱的多相繞組，可接成星形或封閉形（角形），各相繞組分別與電子開關線路中的相應晶體管相連接。
電子開關線路有橋式和非橋式兩種。
如圖所示：表示常用的幾種電樞繞組連接方式，其中圖(a)、(b)是非橋式開關電路，其它是橋式開關電路。
電樞繞組連接方式
無刷直流電機一般采用霍爾元件作為位置傳感器，由于無刷直流電動機的轉子是永磁的，就可以很方便地利用霍爾元件的“霍爾效應”檢測轉子的位置。
四相霍爾無刷直流電動機原理圖
四相霍爾無刷直流電動機原理圖
如圖所示：兩個霍爾元件H1和H以間隔90°電角度粘于電機定子繞組A和B的軸線上，并通上控制電流，電機轉子磁鋼兼作位置傳感器的轉子。
當電機轉子旋轉時磁鋼N極和S極輪流通過霍爾元件H1和H，因而產生對應轉子位置的兩個正的和兩個負的霍爾電勢，經放大后去控制功率晶體管導通，使四個定子繞組輪流切換電流。
霍爾無刷直流電動機結構簡單，體積小，但安置和定位不便，元件片薄易碎，對環境及工作溫度有定要求，耐震差。
二、直流電機的工作原理
無刷直流電機的工作原理：如圖所示，直流電源給開關線路（驅動器）供電，驅動器根據位置傳感器反饋的轉子極性和轉速信號，控制驅動器內的晶體管開關，給電機定子三相繞組提供方波電源，從而驅動轉子運轉。
無刷直流電機的工作原理框圖
無刷直流電機定子的三相繞組有星形聯結方式和三角聯結方式，如圖所示為定子繞組聯結方式，后面將以常用的三相星形聯結作為模型，說明其工作原理。
定子繞組聯結方式
如圖所示顯示了定子繞組聯結方式，三個極繞組通過中心的連接點以”Y”型的方式被聯結在一起。
整個電機就引出三根線通電時，有6種情況，分別是AB、AC、BC、BA、CA、CB的順序。
第一階段：AB相通 
第二階段：AC相通電 
第三階段：BC相通電
其中第二、三階段原理與第一階段相同，可以類推，轉子永磁體的狀態如圖所示：
轉子永磁體狀態圖
每個過程轉子旋轉60°，6個過程即完成了完整轉動，其中6次換相。
對于多級的無刷直流電機工作原理與上述單級原理類似，相當于每轉換相次數增加，通電頻率提高。
三、無刷直流電機的特點
無刷直流電機的特點
?具有傳統直流電機的優點，同時又取消了碳刷、滑環結構；
?體積小、重量輕、出力大，適合中小功率電機；
?控制較為簡單，無級調速，調速范圍廣，過載能力較強；
?效率較高，可靠性較高，維修與保養簡單，成本較低低；
?有一定噪音和振動。
1. 交流感應異步電機的結構
三相異步電動機主要有由定子和轉子，軸承組成。
一般交流感應電機外形如圖1所示，圖2為交流感應電機內部結構圖。
圖2 交流感應電機內部結構圖
?定子主要由鐵心，三相繞組，機座，端蓋組成。
?定子鐵心一般由0.3~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。
?三相繞組由三個在空間互隔120°電角度、對稱排列的結構完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規律分別嵌放在定子各槽內。其作用是通入三相交流電，產生旋轉磁場。
?機座作用是固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉子，并起防護、散熱等作用。
?端蓋主要起固定轉子，支撐和防護作用。
?轉子主要由鐵心和繞組組成。轉子鐵心所用材料與定子一樣，由0.3~0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。
定子鐵芯的槽內嵌放著定子繞組，即三相交流繞組，接入三相交流電源就可產生旋轉磁場，圖1 為電機定子結構圖，圖2 為轉子結構圖，圖3 顯示了轉子鐵芯和定子鐵芯有硅鋼片疊成。
圖1 定子結構圖 
圖2 轉子結構圖 
圖3 轉子鐵芯和定子鐵芯有硅鋼片疊成
轉子繞組分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。
圖所示是鼠籠型異步電動機轉子（銅條）鼠籠型異步電動機轉子（鑄鋁）。
鼠籠型異步電動機轉子（銅條）鼠籠型異步電動機轉子（鑄鋁）
?鼠籠式轉子：轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環行的端環組成。若去掉轉子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉子繞組，對于100KW以上的電動機采用銅條和銅端環焊接而成。鼠籠轉子分為：阻抗型轉子、單鼠籠型轉子、雙鼠籠型轉子、深槽式轉子幾種，起動轉矩等特性各有不同。
繞線式轉子：繞線轉子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉軸的三個集流環上，再通過電刷與外電路聯接。
繞組式轉子結構如圖所示：
繞組式轉子結構
2. 交流感應異步電機的工作原理
交流感應電機工作原理如圖所示：三相對稱繞組通三相交流電產生旋轉磁場。
交流感應電機工作原理
由于旋轉磁場不斷切割轉子中的閉合導體，產生感應電動勢和感應電流。
再由轉子中的感應電流和旋轉磁場的相互作用產生電磁轉矩，使得轉子隨著旋轉磁場的方向同向運轉，電機基本工作過程如圖所示。
電機基本工作過程
由于當轉子轉速逐漸接近旋轉磁場轉速n時，感應電流逐漸減小，
所產生的電磁轉矩也相應減小，當異步電動機工作在電動機狀態
時，轉子轉速小于同步轉速。
為了描述轉子轉速ns與同步轉速n之間的差別，引入轉差率，轉
差率S計算方法如下：
S-轉差率ns-轉子轉速n-旋轉磁場轉速
3. 交流感應電機的特點
交流感應電機的特點
?結構簡單、成本較低，可承受較高溫度，可靠性高，
?調速范圍寬，可運用于高轉速場合，但控制較永磁同步電機復雜。
?噪音小，運轉平順。
?因轉子有感應電流，產生損耗，效率比永磁同步電機低。
