直流無刷電機具有結構簡單、運行可靠、維護方便的優勢現已在各行業領域中得到廣泛應用。電機是一個機電能量轉換裝置，其主要類型分為三大類：同步電機、異步電機和直流電機。以往傳統的直流無刷電機都是采用電刷以機械的方法進行轉向，在這個過程中就會產生摩擦。長時間的摩擦也帶來了諸如噪單、火化、無線電干擾以及壽命短等弊病。加上制造成本高昂、維修困難也大大限制了直流無刷電機的應用范圍。
上世紀30年代就有人針對直流無刷電機的弊病開始研制以電子換向替代電刷機械換向的方式。經過了幾十年的努力后終于實現了這一愿望。 上世紀70年代以來，隨著我國電子工業的飛速發展，許多高性能半導體功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT、IPM等相繼出現，以及高性能永磁材料的問世，均為直流無刷電機的廣泛應用奠定了堅實的基礎。下面我們來了解直流無刷電機的工作原理及控制方法。
一、三相直流無刷電機的組成部份
直流無刷永磁電機主要由電機本體、位置傳感器和電子開關線路三部分組成。其定子繞組一般制成多相（三相、四相、五相不等），轉子由**磁鋼按一定極對數（2p=2,4,…）組成。圖1所示為三相兩極直流無刷電機結構。
詳解直流無刷電機工作原理與控制方法三相兩極直流無刷電機組成
圖1三相兩極直流無刷電機組成
三相定子繞組分別與電子開關線路中相應的功率開關器件聯結，A、B、C相繞組分別與功率開關管V1、V2、V3相接。位置傳感器的跟蹤轉子與電動機轉軸相聯結。
當定子繞組的某一相通電時，該電流與轉子**磁鋼的磁極所產生的磁場相互作用而產生轉矩，驅動轉子旋轉，再由位置傳感器將轉子磁鋼位置變換成電信號，去控制電子開關線路，從而使定子各項繞組按一定次序導通，定子相電流隨轉子位置的變化而按一定的次序換相。由于電子開關線路的導通次序是與轉子轉角同步的，因而起到了機械換向器的換向作用。
圖2為三相直流無刷電機半控橋電路原理圖。此處采用光電器件作為位置傳感器，以三只功率晶體管V1、V2和V3構成功率邏輯單元。詳解直流無刷電機工作原理與控制方法
三相直流無刷電機
圖2三相直流無刷電機
三只光電器件VP1、VP2和VP3的安裝位置各相差120度，均勻分布在電機一端。借助安裝在電機軸上的旋轉遮光板的作用，使從光源射來的光線一次照射在各個光電器件上，并依照某一光電器件是否被照射到光線來判斷轉子磁極的位置。詳解直流無刷電機工作原理與控制方法
開關順序及定子磁場旋轉示意圖
圖3開關順序及定子磁場旋轉示意圖
圖2所示的轉子位置和圖3 a）所示的位置相對應。由于此時廣電器件VP1被光照射，從而使功率晶體V1呈導通狀態，電流流入繞組A-A’，該繞組電流同轉子磁極作用后所產生的轉矩使轉子的磁極按圖3中箭頭方向轉動。當轉子磁極轉到圖3 b）所示的位置時，直接裝在轉子軸上的旋轉遮光板亦跟著同步轉動，并遮住VP1而使VP2受光照射，從而使晶體管V1截至，晶體管V2導通，電流從繞組A-A’斷開而流入繞組B-B’，使得轉子磁極繼續朝箭頭方向轉動。當轉子磁極轉到圖3 c）所示的位置時，此時旋轉遮光板已經遮住VP2，使VP3被光照射，導致晶體管V2截至、晶體管V3導通，因而電流流入繞組C-C’，于是驅動轉子磁極繼續朝順時針方向旋轉并回到圖3 a）的位置。
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