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1、無刷直流電動機的 原理及控制1一、無刷直流電機的特點應(yīng)用三、無刷直流電機的工作原理二、無刷直流電機的結(jié)構(gòu)組成四、無刷直流電機的控制系統(tǒng)五、無刷直流電機的控制方法?直流電機的優(yōu)點：線性機械特性、調(diào)速范圍寬控制電路簡單、啟動轉(zhuǎn)矩大?直流電機的缺點：結(jié)構(gòu)中帶有電刷和換向器，影響了調(diào)速的精度?直流無刷電動機的產(chǎn)生：用電子換向裝置代替機械換向裝置，同時保留了直流電機和交流電機的優(yōu)點3一、無刷直流電機的特點和應(yīng)用電子換向（相）換向（相）又可以稱為“換流”。在無刷直流永磁電機中，來自轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號，經(jīng)處理后按一定的邏輯程序，驅(qū)使某些與電樞繞組相連接的功率開關(guān)晶體管在某
2、一瞬間導(dǎo)通或截止，迫使某些原來沒有電流的電樞繞組內(nèi)開始流通電流，某些原來有電流的電樞繞組內(nèi)開始關(guān)斷電流或改變電流的流通方向，從而迫使定子磁狀態(tài)產(chǎn)生變化。我們把這種利用電子電路來實現(xiàn)電樞繞組內(nèi)電流變化的物理過程稱為電子換向（相）或“換流”。每“換流”一次，定子磁狀態(tài)就改變一次，連續(xù)不斷地“換流”，就會在工作氣息內(nèi)產(chǎn)生一個跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場。（5）汽車；（1）計算機外圍設(shè)備，如軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)等；（2）辦公自動化設(shè)備：如打印機、掃描儀、繪圖儀等；（3）家電產(chǎn)品：如洗衣機、空調(diào)、風扇等；（4）印象設(shè)備：如VCD、攝像機、錄像機等；（6）數(shù)控機床；（7）醫(yī)療設(shè)備等方面和
3、領(lǐng)域。無刷直流電機的應(yīng)用：7二、無刷直流電機的結(jié)構(gòu)組成1.基本組成無刷直流電機構(gòu)成框圖82.無刷直流電動機結(jié)構(gòu)（與直流電機相反）（a）結(jié)構(gòu)示意圖(b)定轉(zhuǎn)子實際結(jié)構(gòu)3.位置檢測器位置檢測器有位置傳感器檢測無位置傳感器檢測霍爾式（霍爾元件）光電式（光耦合器件）電磁式（高頻線圈）反電動勢檢測續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測定子三次諧波檢測瞬時電壓方程法（控制算法）10電磁式位置傳感器定、轉(zhuǎn)子磁芯均由高頻導(dǎo)磁材料(如軟磁鐵氧體)制成。定子有6個級，間隔的三個極為同一繞組，接高頻電源，作為勵磁極，其他為感應(yīng)極，作為輸出端。電機運行時，輸入繞組中通以高頻激磁電流，當轉(zhuǎn)子扇形磁芯處
4、在輸出繞組下面時，輸入和輸出繞組通過定、轉(zhuǎn)子磁芯耦合，輸出繞組中則感應(yīng)出高頻信號，經(jīng)濾波整形和邏輯處理后，即可控制逆變器開關(guān)管。（利用電磁效應(yīng)）光電式位置傳感器固定在定子上的幾個光電耦合開關(guān)和固定在轉(zhuǎn)子軸上的遮光盤所組成每只光電耦合開關(guān)是由相互對著的紅外發(fā)光二極管(或激光器)和光電管(光電二極管，三極管或光電池)所組成。紅外發(fā)光二極管(或激光器)通上電后，發(fā)出紅外光(或激光)；當遮光盤隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，光線依次通過光槽(孔)，使對著的光電管導(dǎo)通，相應(yīng)地產(chǎn)生反應(yīng)轉(zhuǎn)子相對定子位置的電信號，經(jīng)放大后去控制功率晶體管，使相應(yīng)的定子繞組切換電流。光電式位置傳感器產(chǎn)生的電信
5、號一般都較弱，需要經(jīng)過放大才能去控制功率晶體管。但它輸出的是直流電信號，不必再進行整流。（利用光電效應(yīng)）圖中兩個霍爾元件H1和H2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(zhuǎn)子磁鋼兼作位置傳感器的轉(zhuǎn)子。當電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁鋼N極和S極輪流通過霍爾元件H1和H2，因而產(chǎn)生對應(yīng)轉(zhuǎn)子位置的兩個正的和兩個負的霍爾電勢，經(jīng)放大后去控制功率晶體管導(dǎo)通，使四個定子繞組輪流切換電流?；魻枱o刷直流電動機結(jié)構(gòu)簡單，體積小，但安置和定位不便，元件片薄易碎，對環(huán)境及工作溫度有一定要求，耐震差?；魻柺轿恢脗鞲衅鳎ɡ没魻栃?yīng)）普通直流電動機的電樞在轉(zhuǎn)子上，而定
6、子產(chǎn)生固定不動的磁場。為了使直流電動機旋轉(zhuǎn)，需要通過換向器和電刷不斷改變電樞繞組中電流的方向，使兩個磁場的方向始終保持相互垂直，從而產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動電動機不斷旋轉(zhuǎn)。無刷直流電動機為了去掉電刷，將電樞放到定子上去，而轉(zhuǎn)子制成永磁體，這樣的結(jié)構(gòu)正好和普通直流電動機相反。13三、無刷直流電機的工作原理1.機械結(jié)構(gòu)（無刷）無刷直流 電機系統(tǒng)圖控制電路對轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測的信號進行邏輯變換后產(chǎn)生脈寬調(diào)制PWM信號，經(jīng)過驅(qū)動電路放大送至逆變器各功率開關(guān)管，從而控制電動機各相繞組按一定順序工作，在電機氣隙中產(chǎn)生跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場。2.控制電路15無刷直流電動機原理圖（三相光電
7、式位置傳感器）旋轉(zhuǎn)磁場在一周內(nèi)有3種狀態(tài)，每種磁狀態(tài)持續(xù)120°，他們跟蹤轉(zhuǎn)子，并與轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩，如此周期重復(fù)下去。16無刷直流電機的定子繞組連接主要有：（1）星形聯(lián)結(jié)三相半橋式；（2）星形聯(lián)結(jié)三相橋式；（3）角形聯(lián)結(jié)三相橋式。三種形式，星形聯(lián)結(jié)三相橋式應(yīng)用最多。3.定子繞組連接方式17星形連接三相橋式主電路位置檢測器的三個輸出信號通過邏輯電路控制這些開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，其控制方式有兩種：二二導(dǎo)通方式和三三導(dǎo)通方式。二二導(dǎo)通方式開關(guān)管的導(dǎo)通順序決定共有6種導(dǎo)通狀態(tài)，間隔60°電角度改變一次導(dǎo)通狀態(tài)，每改變一次狀態(tài)更換一個開關(guān)管
8、，每個開關(guān)管導(dǎo)通120°電角度，每相繞
