無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

    無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是指一種用電子換向的小功率直流電動(dòng)機(jī)，又稱無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)、無(wú)整流子直流電動(dòng)機(jī)。在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一臺(tái)反裝式直流電動(dòng)機(jī)，它的電樞放置在定子上，轉(zhuǎn)子為永磁體。它的電樞繞組為多相繞組，一般為三相，可接成星形或三角形。各相繞組分別與電子換向器電路中的晶體管開(kāi)關(guān)連接。

    在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上裝有轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和光電脈沖編碼器。轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的輸出信號(hào)控制電子換向器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的換向,即電子換向器中的晶體管的導(dǎo)通與截止由轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的輸出信號(hào)決定。測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出信號(hào)用于速度反饋。而光電脈沖編碼器的信號(hào)送入CNC裝置。用于位置反饋。轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器有多種類型，但其輸出信號(hào)的波形均為三路方波。 

簡(jiǎn)介

    一種用電子換向的小功率直流電動(dòng)機(jī)。又稱無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)、無(wú)整流子直流電動(dòng)機(jī)。它是用半導(dǎo)體逆變器取代一般直流電動(dòng)機(jī)中的機(jī)械換向器，構(gòu)成沒(méi)有換向器的直流電動(dòng)機(jī)。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，沒(méi)有火花，電磁噪聲低，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和***家用電器。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由同步電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。而轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由和一套受位置檢測(cè)器控制的自控式逆變器組成。中小                                                     

型電機(jī)的逆變器一般由晶體管組成；大型電機(jī)的逆變器通常采用晶閘管構(gòu)成,稱為晶閘管電動(dòng)機(jī)。

自控式逆變器

    無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中采用的是自控式逆變器。它與一般的逆變器不同。它的輸出頻率不是***調(diào)節(jié)的，而是受安裝在同步電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器控制。每當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一***置(例如90°或120°電角度),位置檢測(cè)器便產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，作用于對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體元件，使相應(yīng)的相繞組通電，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)一對(duì)磁極，各半導(dǎo)體元件輪流導(dǎo)通一周，逆變器輸出的交流電相應(yīng)地變化一個(gè)周期。所以自控式逆變器的輸出頻率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持同步，不會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象。

在小型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中，逆變器由晶體管組成。由于晶體管具有自關(guān)斷能力，只要其基極上的控制信號(hào)消失，晶體管就自行關(guān)斷，所以控制比較簡(jiǎn)單。在容量較大的無(wú)刷直流電機(jī)中，逆變器由晶閘管組成。晶閘管沒(méi)有自關(guān)斷能力，不能靠除去觸發(fā)信號(hào)使其關(guān)斷。所以當(dāng)一相電流需要截止，讓另一相通電時(shí)，如何關(guān)斷原先導(dǎo)通的晶閘管，把電流轉(zhuǎn)移到新的一相晶閘管，即晶閘管之間的換流問(wèn)題是晶閘管電機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵。

位置檢測(cè)器

    裝在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器是無(wú)刷直流電機(jī)的重要部件。它決定著電樞各相繞組開(kāi)始通電的時(shí)刻。它的作用相當(dāng)于一般直流電機(jī)中的電刷。改變位置檢測(cè)器產(chǎn)生信號(hào)的時(shí)刻（相位），相當(dāng)于直流電機(jī)中改變電刷在空間的位置，對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的特性有很大的影響。位置檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)型式很多，它通常包括一組靜止的探測(cè)元件和一個(gè)隨電機(jī)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的位置信號(hào)形成器。在由霍耳元件構(gòu)成的位置檢測(cè)器中，霍耳元件就是探測(cè)元件，而電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極本身就是位置信號(hào)形成器。在其他的結(jié)構(gòu)中，如電磁感應(yīng)式、光電式、按近開(kāi)關(guān)式中，常利用一個(gè)帶缺口的圓盤(pán)作為位置信號(hào)形成器。例如，在光電式中利用這個(gè)缺口使光線照射到光電管上產(chǎn)生信號(hào)；在電磁感應(yīng)式中用這個(gè)缺口改變開(kāi)口變壓器的磁路，使檢測(cè)線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)等等。

特點(diǎn)

  無(wú)刷直流電機(jī)的外特性好，能夠在低速下輸出大轉(zhuǎn)矩，使得它可以提供大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；
　　無(wú)刷直流電機(jī)的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運(yùn)行；
　　無(wú)刷直流電機(jī)的效率高、過(guò)載能力強(qiáng)，使得它在拖動(dòng)系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)；
　　無(wú)刷直流電機(jī)的再生制動(dòng)效果好，由于它的轉(zhuǎn)子是永磁材料，制動(dòng)時(shí)電機(jī)可以進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)；
　　無(wú)刷直流電機(jī)的體積小，功率密度高；
　　無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)機(jī)械換向器，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，可以防止塵土進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，可靠性高；
　　無(wú)刷直流電機(jī)比異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單。

驅(qū)動(dòng)方法

  無(wú)刷直機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按不同類別可分多種驅(qū)動(dòng)方式，它們各有特點(diǎn)。
　　按驅(qū)動(dòng)波形：
　　方波驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)方便，易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)位置傳感器控制；
　　正弦驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式可以改善電機(jī)運(yùn)行效果，使輸出力矩均勻，但實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。同時(shí)，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。