無刷直流電機(jī)的運(yùn)行原理及其PWM調(diào)速系統(tǒng)的研究

　　無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)

　　無刷直流電動機(jī)在電磁結(jié)構(gòu)上和有刷直流電動機(jī)基本一樣，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子采用的重量、簡化了結(jié)構(gòu)、提高了性能，使其可靠性得以提高。無刷電動機(jī)的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展是分不開的，磁性材料的發(fā)展過程基本上經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段：鋁鎳鈷，鐵氧體磁性材料，釹鐵硼（NdFeB）。釹鐵硼有高磁能積，它的出現(xiàn)引起了磁性材料的一場革命。第三代釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用，進(jìn)一步減少了電機(jī)的用銅量，促使無刷電機(jī)向高效率、小型化、節(jié)能的方向發(fā)展。

　　直流無刷電機(jī)是同步電機(jī)的一種，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)（P）影響：N=120*f / P。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率f就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機(jī)即是將同步電機(jī)加上電子式控制（驅(qū)動器），控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正，以期達(dá)到接近直流電機(jī)特性的方式。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。

　　無刷直流電動機(jī)是一種無級變速電機(jī)，它由一臺同步電機(jī)和一組逆變橋所組成。它具有直流電機(jī)那樣良好的調(diào)速特性，但是由于沒有換向器，因而可做成無接觸式，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、不需要經(jīng)常性維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的調(diào)速電機(jī)。

　　無刷直流電動機(jī)的構(gòu)造一般是內(nèi)藏檢測轉(zhuǎn)子位置用的磁氣元件（霍爾IC）或光 學(xué)編碼器。由此位置傳感器向驅(qū)動電路發(fā)出信號。電動機(jī)線圈是 3 相星形結(jié)線。另外，轉(zhuǎn)子使用永久磁鋼。檢測用的磁性元件是一般使用霍爾 IC，個別高檔的直流無刷電機(jī)使用編碼器。霍爾IC固定在定子的內(nèi)側(cè)，一般安裝有 3個，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，即從霍爾 IC 輸出數(shù)字信號。

　　圖2.1