在第 4 部分中，我们将解释无刷电机的主要组件：反馈、磁场和永磁体。

无刷电机的主要部件

2.3.1 磁极检测部件

霍尔元件

霍尔元件是利用霍尔效应检测转子磁铁的磁场并输出信号的磁性检测元件。

受北极磁场影响的霍尔元件状态如图 2.12 所示。

如果电流从元件的上部流向下部，并受到来自北极的磁场沿箭头所示方向的影响，则元件内部的电荷分布会因电磁力而变得不平衡。结果，产生了以直角穿过电流和磁场的电动势。

霍尔元件输出信号是数百毫伏的微弱模拟电压。如果像电机一样南北两极不断交替，那么如图2.14所示，在磁场稳定的区域输出恒定，在磁极切换的区域变化平缓.

由于信号较弱，在信号线较长的地方和电子噪声较多的环境中，很容易受到噪声的影响。霍尔效应 IC 通过集成一个电路来解决噪声问题，该电路在输出信号之前对霍尔元件输出信号进行整形和放大。

提示：霍尔效应的发现

霍尔效应是美国物理学家埃德温·赫伯特·霍尔于 1879 年发现的。

对流过电流的物体垂直施加磁场会产生垂直于电流和磁场的电动势。霍尔元件是利用此原理的半导体。电动势根据磁场强度不断变化。

霍尔效应集成电路

霍尔效应IC是一种将霍尔元件和放大及整形电路集成到单个封装(IC)中的磁传感器。图 2.13 显示了霍尔效应 IC 的内部结构，图 2.14 显示了霍尔效应 IC 输出信号和与转子磁体磁场相关的霍尔元件输出信号之间的关系。

放大器用于放大霍尔元件检测磁场产生的微弱输出信号，并使用施密特触发器整形并输出。如果转子磁铁的磁场强度超过霍尔效应 IC 阈值，则输出信号，如果低于阈值，则信号停止。与霍尔元件输出电压相比，霍尔效应 IC 具有抗噪声性，并且使用简单。

编码器

霍尔效应IC检测转子磁铁的磁极并进行输出，而编码器则是将通过编码器圆盘狭缝的光通过受光元件转换成电信号，再放大整形后输出。

如图 2.15 所示，编码器带有用于位置和速度检测(A 相、B 相)的小狭缝，以及用于检测磁极位置的狭缝。用于检测位置和速度的光接收元件被布置成使得作为电角的信号相位差相对于编码器盘狭缝为90°。因此，它不仅可以准确检测电机转速，还可以准确检测旋转量和旋转方向。

另外，磁极位置检测用的3个狭缝和受光元件排列成电角信号相位差为120°，编码器和转子是分开的部件，因此切换时序为转子磁极位置与磁极检测信号不匹配。为了使这个时间匹配，需要在安装编码器时调整用于检测磁极位置的狭缝的位置。

Oriental Motor的产品配备了带磁极检测信号的编码器。由于可以通过 A 相和 B 相信号准确地检测转速和旋转量，因此可以进行低速时的稳定速度控制和位置控制。

2.3.2 产生磁场的元件

感应电动机是通过转子中的感应电流和定子中的旋转磁场产生转矩，而对于无刷电动机等同步电动机，转矩是通过永磁体的磁场和定子中的旋转磁场产生的。在这里，我们将解释主要组件中的永磁体，这些永磁体对于支持紧凑尺寸、高输出功率和高效率无刷电机而闻名。

铁氧体烧结磁铁

铁氧体烧结磁铁是日本人在1930年发明的，由于主要成分是氧化铁，所以性价比高。此外，由于不需要进行表面处理，具有良好的性价比，至今仍是世界上生产和使用最普遍的磁铁。

最大能量积 (BH) max 8.0 至 43.8 kJ/m³ [1.0 至 5.5 MGOe]

稀土烧结磁铁

有钐钴(SmCo)品种和钕(NdFeB)品种，其中钕磁铁性能最高，是紧凑型节能电机必不可少的材料。然而，由于很少有国家生产用于制造它们的稀土元素，因此产量很少，而且价格昂贵。

最大能量积 (BH) max 199 至 414 kJ/m³ [25 至 52 MGOe]

保税磁铁

这些磁体是通过将来自铁氧体和稀土磁体的细磁粉与树脂和其他粘合剂混合成型和制造的。由于可以自由地采用多种形状，因此组装和接合作业时的加工性优异，但由于含有非磁性成分，因此磁特性只有烧结磁铁的一半以下。

最大能量积 (BH) max

钕型：63 至 159 kJ/m³ [89 至 20 MGOe]

铁素体 5.6 至 17.5 kJ/m³ [0.7 至 2.2 MGOe]