無刷直流電動機的工作原理分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u4793無刷直流電動機的工作原理分析概述 19921.1無刷直流電動機的基本組成 177731.2無刷直流電動機的運行工作原理 5130521.3無刷直流電動機的特點 71.1無刷直流電動機的基本組成無刷直流逆變電機主要結(jié)構(gòu)有由直流轉(zhuǎn)子的固定位置自動速度檢測器、功率逆變電子驅(qū)動開關(guān)(功率逆變器)和直流電機的驅(qū)動本體三個組成部分共同設(shè)計構(gòu)造而來組成,如本框圖2-1所示。圖2-1永磁無刷直流電機的組成盡管從直流電動機刷往外往內(nèi)看直流電機發(fā)動機雖然都應(yīng)該是直流的,但是從直流電動機刷往內(nèi)往外看,電機中樞上的繞流機組在其中的所發(fā)出流過的交電流量以及其中所產(chǎn)生的交流傳感電動勢則表明并非直流電機發(fā)動機,而是一臺交流逆變電機發(fā)動機。當(dāng)其能夠作為一臺高頻電動機進行工作時,換向器本身幾乎可以被簡單地把它看成就有點像一個高頻逆變器,換向器本身可以是把能夠?qū)㈦姌修D(zhuǎn)子作為驅(qū)動繞組電源的高頻直流電首先逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成一個高頻交流電,然后再將其流電輸送至位于電動機工作中心的主電樞轉(zhuǎn)子驅(qū)動繞組。電機上刷的主要功能以及作用則比驅(qū)動電路更多,它不但不僅可以直接使驅(qū)動電流在主軸繞組中自動進行換向流過,而且更重要的一點功能就是驅(qū)動電機中樞驅(qū)動繞軸機組中驅(qū)動電流進行換向的自動位置也是直接通過驅(qū)動電機上刷的換向空間自動位置進行決定的。一般來說永磁驅(qū)動無鉛印刷三相直流電機發(fā)動機的三相本體驅(qū)動繞組大多數(shù)均設(shè)計為集中型或三相分布式,星型連接,定子則大多數(shù)都是采用三相本體繞組。轉(zhuǎn)子的一個部分就是將含有鐵鈷鐵和硼這種新型永磁性金屬材料直接通過粘附作用到這個轉(zhuǎn)子上,變成一個瓦片形。圖2-2位四極永磁高壓無鉛印刷直流驅(qū)動電機的電路本體內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-2四極永磁無刷直流電機本體功率驅(qū)動式電子開關(guān)(逆變器)在進行功率驅(qū)動工況作用時:在一定的特殊情況下會給電動機上帶有固定子的各個相繞組經(jīng)過以電流尺寸為固定基礎(chǔ)、某段時間內(nèi)為基礎(chǔ)長短的直流電流,形成一個大小固定的旋轉(zhuǎn)矩。逆變器同樣可以選擇直接采用三相半橋型的結(jié)構(gòu),但大多數(shù)情況下都是可以直接選擇采用三相完整橋型的結(jié)構(gòu)。三相供電繞組的自動通電持續(xù)時間的自動增加速度及其通電長短與整個定子供電繞組和整個轉(zhuǎn)子之間的各個相對互聯(lián)位置也都應(yīng)該是同樣具有一定的互聯(lián)關(guān)系,通過整個定子相對位置信號傳感器自動檢測產(chǎn)生出來的整個轉(zhuǎn)子相對位置信號傳感器就已經(jīng)可以通過檢測并自動產(chǎn)生與其相應(yīng)的整個轉(zhuǎn)子相對位置信號傳感器定位信號,再然后通過整個定子驅(qū)動繞電模組與相對應(yīng)的電子邏輯信號處理、功率放大開關(guān)后所轉(zhuǎn)換形成的直流驅(qū)動電路信號等多種方式通過去自動控制整個定子供電繞組的各個功率放大開關(guān)供電元件的自動接通、關(guān)斷,再通過去自動控制整個定子供電繞組的自動導(dǎo)通、關(guān)斷和自動換向,在一些無刷直流驅(qū)動電機中常見的轉(zhuǎn)子位置信號自動檢測控制設(shè)備主要上可分為以下下列幾類:電磁式位置傳感器利用這種電磁響應(yīng)我們就可以用它來間接地測量一個轉(zhuǎn)子的大小和位置,常見的方法是開口變壓器、接近開關(guān)等等,其中以開口變壓器所用的方法最多。磁敏式位置傳感器利用這種電磁響應(yīng)我們就可以用它來間接地測量一個轉(zhuǎn)子的大小和位置,常見的方法是開口變壓器、接近開關(guān)等等,其中以開口變壓器所用的方法最多。目前，市場上常見的磁敏元件為霍爾集成電路或霍爾元件，圖2-3為其對應(yīng)的霍爾集成電路圖和相應(yīng)的開關(guān)型輸出特性曲線。圖2-3（a）霍爾集成電路圖2-3（b）開關(guān)型輸出特性利用三只在給定空間上相互之間運行角度偏差2π/(3p)的固定帶電機械正方運行最初的運動角度的霍爾元件,可以通過計算推導(dǎo)得到三組寬為180°的電角度、相互之間運行角度偏差為120°的電角度的固定帶電正方波最初運行的位置的霍爾信號,其中π和p為三個帶電機極性對數(shù)。圖2-4給出了一臺四極驅(qū)動電機的霍爾位置計量測試檢測儀完整的元件架構(gòu),根據(jù)的不同對于N、S軸的極性而分別設(shè)計產(chǎn)生了一個三相寬120°時的電軸向旋轉(zhuǎn)子極角度、相互之間軸向偏差120°時的電軸向旋轉(zhuǎn)子極角度的方波霍爾位置測量信號,這樣在同一個軸上所需要安裝的四極電機的旋轉(zhuǎn)子極與磁極的三相空間霍爾位置測量信息就這樣能夠被準(zhǔn)確地實時反映了顯示出來。圖2-4四極電機用霍爾位置檢測器光電式位置傳感器它主要是一種同時能夠自動產(chǎn)生檢測一系列帶有脈沖缺口信號并用來自動檢測各種光電電子元件在一個轉(zhuǎn)子內(nèi)的空間中物體所處運動位置的的自動檢測技術(shù)手段,光電式轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器主要是一種利用一個圓形帶有脈沖缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動電機在一個轉(zhuǎn)子上的一個同軸力使裝有一個圓盤的各種光電電子元件轉(zhuǎn)動來對其位置進行一個通、切斷性的定位控制和自動檢測。但由于三相永磁式的無刷直流電機在正常工作條件下都應(yīng)該是每1/6個工作周期就要更換一次相的,因此不必再仔細考慮到我們使用的是光電信號編碼的磁盤的一種復(fù)雜位置檢測處理方式。1.2無刷直流電動機的運行工作原理通常情況下，永磁無刷直流電動機大部分都是采用三相橋式電路來作為主電路的。 如框框圖2-1所示,給出了三相并聯(lián)橋式電控主開關(guān)電路構(gòu)架框圖,功率逆變電子控制開關(guān)(功率逆變器)結(jié)構(gòu)可以按點劃分分為下橋臂和下橋臂,采用的主電路構(gòu)圖框架結(jié)構(gòu)是一種基于標(biāo)準(zhǔn)三相并聯(lián)橋式點主電路的框架結(jié)構(gòu),其中所有流過上或下橋臂的開關(guān)元件、、的電流是正的，電磁轉(zhuǎn)矩為正運動方向；流過下橋臂、、流過的電流都是是負的，因為兩個相同的電磁極性功率轉(zhuǎn)子在永磁場和磁場的相互作用下,電磁轉(zhuǎn)矩被分成正或負的運動方向。而且不同功率直流開關(guān)控制元件的直流通電功率控制操作方式再因人的相應(yīng)而又會有所大的差異,具體情況可以將其劃分分別為120°導(dǎo)通型和180°導(dǎo)通型,它們的開關(guān)輸出轉(zhuǎn)矩值和尺寸也不相同。（1）以120°導(dǎo)入普通型:假定了預(yù)設(shè)霍爾元件用于檢測開關(guān)輸出端的高電平,觸發(fā)導(dǎo)入普通型的功率控制開關(guān)。可以通過使用一個方法讓直流的兩相電流分別進入兩個A相串聯(lián)繞組的一個A-X和進入C相串聯(lián)繞組的一個C-Z,產(chǎn)生一個串聯(lián)電機關(guān)樞的電機磁動勢和,將兩個串聯(lián)電機的電樞磁動勢互相組合在一起來就可以有了一個被組合成的電機磁動勢f,如下圖2-5（a）所示圖2-5各相串聯(lián)繞組的電機通電位置順序及其中的各個電機關(guān)樞產(chǎn)生磁勢的基本位置電機中樞磁場振動勢與之前的相比,永磁電樞磁動勢同樣具有一定的性能優(yōu)越性,讓它同樣能夠有效驅(qū)動動力電機和機械轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一個轉(zhuǎn)子軸的運動角度旋轉(zhuǎn)過60°的一個電極位置的角度時,由于沒有對電極位置自動檢測沒有傳感器它就能夠自動檢測到得信號的相位,這樣就使傳感器可以促使信號邏輯發(fā)生變化,改變了電子的功率式數(shù)在一個電子合成器磁場上的開斷,從而能夠促進了電子合成器磁場中的連續(xù)高速運動。結(jié)果如圖2-5(b)所,相位不同的上、下兩個橋臂控制元件在每個瞬時都有一條電極導(dǎo)通,每個瞬時功率控制開關(guān)的元件導(dǎo)通120°電極角度,即在1/3周期時對其進行一次電極換流,各個瞬時功率控制開關(guān)的橋臂元件導(dǎo)向接通的方式和電極換流順序分別被標(biāo)記為是；；…………。正向的繞組電流同樣可以直接使得它在對應(yīng)的兩個繞組之間能夠重新產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩,反向的繞組電流則同樣可以直接使得它在相應(yīng)的兩個繞組之間能夠重新產(chǎn)生一次負轉(zhuǎn)矩,每次轉(zhuǎn)矩的各個方向只要轉(zhuǎn)過60°便后就已經(jīng)可以重新完成一次的通電和換相,合成之后的轉(zhuǎn)矩大約也就是相當(dāng)于通電轉(zhuǎn)矩倍。（2）180°導(dǎo)通型:與120°導(dǎo)通型差不多,但不一樣的地方就是每個瞬間都必須配備三個功率啟動器和電子元件進行導(dǎo)通,其中每個啟動器在導(dǎo)通180°時的電極旋轉(zhuǎn)角度,也就是1/2周期。各個功率啟動器和開關(guān)元件的導(dǎo)通次數(shù)分別表示順序如下：；；…………。1.3無刷直流電動機的特點無刷直流傳動電機也因為可以直接取代直流傳動電機直接進行齒輪調(diào)速,不但完全摒棄了傳統(tǒng)使用中的碳刷、潤滑和循環(huán)等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu);而且該調(diào)速裝置不僅可在低速或大消耗功率的工作條件下正常工作運行,省去了傳統(tǒng)使用各種傳統(tǒng)齒輪減速器直接