????????直流無刷電動機是一種自控變頻的永磁同步式電動機，由電動機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器、電子開關電路三部分組成，其各部分的具體介紹如下所示：

（1）電動機本體

電動機本體互換了普通直流電動機的定子和轉(zhuǎn)子，從而使其轉(zhuǎn)子變成了永久磁鐵，用于產(chǎn)生氣隙磁通；定子作為電樞，由多相繞組組成，經(jīng)由驅(qū)動器接到直流電源上。在整體結構上，有刷直流電動機類似與永磁式同步電動機。

（2）轉(zhuǎn)子位置傳感器

轉(zhuǎn)子位置傳感器是直流無刷電動機的核心部件，有電磁感應式、光電式、磁敏式等幾種結構形式，用于代替直流電機的電刷，用于提供電動機轉(zhuǎn)子與定子的相對位置，對電動機的特性具有很大的影響。

（3）電子開關電路

電子開關電路由功率開關管和邏輯控制電路組成，用于控制電動機定子繞組通電的順序和導通的時間，實現(xiàn)電子換向（各相依次通電產(chǎn)生電流，跟轉(zhuǎn)子主磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩）。

直流無刷電動機的結構組成如圖

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無刷直流電動機的工作原理

針對直流無刷電動機，當其換向由可關斷器件控制和完成時，可等效于有三個換向片的直流電動機。此時，因為結構上的限制，電樞繞組以及變頻器通常處于靜止不動的狀態(tài)，而磁極處于旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，其工作原理以及具體分析如下圖2中的（a）（b）（c）所示。

通過對圖2進行分析可以看出：

（1）當電機的電樞按照一定的順序依次轉(zhuǎn)過60度時，直流電機的位置情形如圖4-2（a）所示。

（2）基于直流電機運動的相對性能，當磁極和電機電刷向相反的方向按照一定的順序依次轉(zhuǎn)過60度時，電樞之中各導體電流也不會有所變化，從而可以確定電機電樞和換向器在空間的位置沒有發(fā)生變化，

具體如圖2（b）所示。

（3）通過進一步的分析還可以得到：如果利用半導體的“開關”來代替機械的換向器，并且按照次序依次觸發(fā)其相對應的晶閘管，從而使得晶閘管6，1→1，2→2，3……順次導通，則相對應的磁極或者轉(zhuǎn)子也會按照一定的次序轉(zhuǎn)過60度，詳細的情形如圖2（c）所示。

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圖2

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（a）電樞旋轉(zhuǎn)（b）磁極旋轉(zhuǎn)?（c）無刷直流電動機

??????此外，還可以換一個角度來對直流電機的運動情形進行分析，比如從磁場的角度。這個時候，當晶閘管1和晶閘管6導通時，經(jīng)過分析可以看出，電流的流通回路如下所示：

電源的正級→晶閘管1→A相的繞組→B相繞組→晶閘管6→電源的負極

?????此時，電樞的磁勢指向發(fā)生變化，指向垂直于C相繞組的位置，具體如圖2（c）中Fa這個量所示。同時，磁極的位置為圖中方向F0，代表電樞磁場的Fa與代表勵磁磁場的F0之間的夾角呈120度。當轉(zhuǎn)子按照順時針的方向進行旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)到F01位置，會使得F01與代表電樞磁場的Fa之間的夾角呈90度，從而得到直流電動機的最大轉(zhuǎn)矩。

?????之后，轉(zhuǎn)子順序繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到F02位置時，會使得F02與代表電樞磁場的Fa之間的夾角呈60度，此時通過控制電路的調(diào)節(jié)，晶閘管2被觸發(fā)的同時導通，晶閘管6被關斷，電樞電流回路的流通方向發(fā)生變化，此時的流向如下：

電源的正極→晶閘管1→A相繞組→C相繞組→晶閘管2→電源的負極

此時，當電樞磁場Fa轉(zhuǎn)過60度，代表電樞磁場的Fa與代表勵磁磁場的F0之間的夾角就會重新變?yōu)?/span>120度，具體分析如圖2（c）所示的情形。

以上的過程周而復始的進行，使得代表電樞磁場的Fa與代表勵磁磁場的F0之間的夾角始終在60度～120度的范圍內(nèi)變化，在旋轉(zhuǎn)的勵磁磁場和電樞磁場的交互作用下，會使得直流電動機的轉(zhuǎn)子連續(xù)地轉(zhuǎn)動。

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綜合以上的分析可以看出：

????晶閘管的導通時間是120電角度，晶閘管的關斷時間是60電角度，而每轉(zhuǎn)過60電角度就會有一只晶閘管發(fā)生換相。

????為此，就必須要求隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，相應的晶閘管能夠周期性地觸發(fā)或者關斷，從而保證了電樞磁場和勵磁磁場能夠保持同步。上述的任務通常由位置檢測器來完成。

????由于電動機定子電樞電流是直接由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制的，這樣，電動機速度升高或降低時，位置檢測器輸出信號的頻率也就會隨著升高或降低，電樞電流頻率及其旋轉(zhuǎn)磁場速度隨之升高或降低，始終能保持與勵磁磁場相對位置不變的關系，因此這種電機不會存在失步的問題，也就是能夠維持頻率自控的狀態(tài)。

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作者：工控小誠???來源：中國工控網(wǎng)