直流无刷电动机的工作原理

    在各相定子绕组是由直流电源供电，故定子只能产生同定磁场，它不能与运动中转子永久磁铁磁场相互作用，以产生单一方向的转矩来驱动转子。故无刷直流电动机必须通过电子开关换向，使运行巾的无刷直流电动机定子绕组所产牛的磁场和转子磁场在空间始终保持在90°左右的电角度。

    为更清楚地阐述直流兀刷电动机的工作原理，下面就以三相星形绕组半控桥电路为例加以说明。图2-11为三相直流无刷电动机电路原理图。图中A-A′、B-B′、C-C′为三相绕组，VP为光电位置检测器（亦有用霍尔元件作检测器的），上面装有凸轮状的遮光板，VP1～VP3为光电器件，晶体管V1～V3为功率开关管。三只光电器件VP1～VP3的安装位置各相差120°，均匀分布于电动机的轴端。借助遮光板的作用，使VP1～VP3顺序接通。依照某一光电器件是否受光来判断转子磁极位置。图2-11所示转子位置应和图2-12 (a)所示图形相对应。

    设光电元件VP1被光照射，从而控制晶体管V1导通，直流电流流入A-A′绕组，则该绕组电流和转子磁极作用后产牛的转矩使转子磁极按图2-12中的箭头方向（顺时针）转动。当转子磁极转到图2-12 (b)所示位置时，装在转子轴上的旋转遮光板亦跟随同步转动，遮住VP1而使VP2受光，从而使晶体管V1截止、V2导通，电流从绕组A-A′断开而流入绕组B-B′，转子磁极将继续朝箭头方向转动，并带动遮光板按顺时针方向旋转。当转子磁极转到图2-12(c)所示位置时，遮光板遮住VP2使VP3受光，导致晶体管V2截止、V3导通，电流流入绕组C-C′，于是驱动转子磁极按顺时针方向旋转到图2-12(d)所示的位置，即重新回到图2-12(a)原位，完成一个周期电子开关的换相。

    图2-11    三相绕组直流无刷电动机电路原理图

    图2-12    开关顺序导通使定子磁场旋转

    图2-13    各相绕组导通时间的分割图

    不难看出，在换相过程中，定子各相绕组合成的旋转磁场是跳跃式的。在360°电角范围内有三种磁状态，每种磁状态持续120°电角。各相绕组导通的示意图如图2-13所示，第一状态是A-A′绕组产生其磁动势为Fa，经120°电角后其进入第二状态，这时A-A′断电，B-B′通电，此时产生磁动势为Fb；同理，经120°后，B-B′断电，C-C′通电，产生磁动势Fc，最后又回到初始状态Fa。这样周而复始，电动机转子便连续不断地旋转。

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