無刷直流電機原理結構及應用
無刷直流電機原理　　
無刷直流電動機繞組內(nei) 通的是方波電流，故又稱為(wei) 方波驅動無刷直流電動機，以區別正弦波驅動無刷電動機（也稱永磁交流伺服電動機）。它是用電子開關(guan) 換向電路取代了傳(chuan) 統電刷和換向器的直流電動機。電子電路換向的原理是：位置傳(chuan) 感器感知轉子位置，通過邏輯電路，使功率開關(guan) 管通、斷相應繞組的電流而實現換向，最終電樞磁場與(yu) 勵磁磁場接近正交 90°電角度，從(cong) 而獲得最大轉矩。位置傳(chuan) 感器有很多種，常用的有霍爾型位置傳(chuan) 感器、光電式位置傳(chuan) 感器和磁感應式位置傳(chuan) 感器等。
　　還有一種利用不通電相繞組反電動勢檢測轉子位置的無位置傳(chuan) 感器無刷直流電動機。它的優(you) 點是簡單、方便、可靠，缺點是靜止時無位置信號，需要增加起動電路（現在常見的應用技術是在微控製器MCU芯片上用軟件來完成起動）。
無刷直流電機結構　　
結構上，無刷直流電機為(wei) 了實現電子換向，常將電樞繞組布置在定子上，一般為(wei) 三相星形繞組（也有多相繞組），並多采用霍爾型位置傳(chuan) 感器。霍爾型位置傳(chuan) 感器的優(you) 點是體(ti) 積小、易安裝，同電樞繞組一起安裝在定子上即可。而光電式位置傳(chuan) 感器、磁感應式位置傳(chuan) 感器都必須由固定部分和轉動部分組成，安裝較繁瑣，通常隻在大功率無刷直流電動機中采用。由永磁體(ti) 粘接成的多對磁極，則布置在轉子上，運行時磁極相對於(yu) 定子旋轉，對定子上的電樞繞組實施換向。
　　控製定子繞組換向的電子裝置稱為(wei) 控製器，也稱逆變器，因它能將供電動機的直流電轉換為(wei) 方波脈衝(chong) 電，即將無刷直流電動機等效成交流同步電動機。其電路主要由位置傳(chuan) 感器、開關(guan) 邏輯電路、功率驅動器件等組成。目前，無刷直流電動機主要采用 PWM（脈寬調製）控製方式，即通電脈衝(chong) 頻率固定、重複周期不變，僅(jin) 改變方波脈衝(chong) 的占空比。因此，控製器中還有脈衝(chong) 發生器和脈衝(chong) 占空比調節電路。用這種方式調壓、調速不僅(jin) 方便，而且效率也很高。
無刷直流電機應用　　
無刷直流電動機的優(you) 點是運行可靠、維護簡單、壽命長、無換向火花、不產(chan) 生無線電幹擾等。其中，無刷直流力矩電動機還具有低轉速、大轉矩、可在堵轉條件下工作、轉矩波動小的優(you) 點，常在自動控製係統中作伺服驅動用，所以又叫無刷直流伺服電動機。隨著電機電子技術的發展，無刷直流伺服電動機有逐漸取代有刷直流伺服電動機的趨勢。
　　基於(yu) PWM的無刷直流電動機通過調節脈衝(chong) 占空比的方法來改變電動機端脈衝(chong) 電壓的平均值，可方便地實現電動機的轉速和堵轉電流大小的調節。脈衝(chong) 占空比小，電動機端電壓平均值低，電動機轉速低，堵轉電流小；脈衝(chong) 占空比大，電動機端電壓平均值高，電動機轉速高，堵轉電流大。值得注意的是，這種控製方式與(yu) 純直流線性電源控製方式不一樣。
　　采用純直流線性電源控製方式的電動機繞組內(nei) 、外電流完全一樣，繞組堵轉電流的大小通過外部電流表便可準確監測。采用PWM控製方式的電動機，受繞組電感的影響，在每一個(ge) 脈衝(chong) 到來時，電流還未上升至最大值（由於(yu) 繞組的直流電阻較小，此時已有足夠大的電流），脈衝(chong) 便終止了，繞組內(nei) 的電流靠並聯在兩(liang) 端的續流二極管續流，直到下一個(ge) 脈衝(chong) 到來。這就造成了基於(yu) PWM的無刷直流電動機繞組內(nei) 、外電流不一樣：電源端（逆變器前），為(wei) 脈衝(chong) 高壓小電流；繞組內(nei) ，為(wei) 直流低壓大電流。外部脈衝(chong) 高壓小電流可用磁電係電流表近似測得，但這個(ge) 電流不直接與(yu) 電動機堵轉轉矩發生關(guan) 係，隻有間接關(guan) 係。內(nei) 部直流低壓大電流直接和電動機堵轉轉矩關(guan) 聯，但又不便於(yu) 測得。相關(guan) 標準中規定的連續堵轉電流、峰值堵轉電流，均是指繞組內(nei) 電流。
　　實踐中，操作者一般容易將外部脈衝(chong) 電流誤認為(wei) 繞組內(nei) 純直流。如果將外部電流加至規定的堵轉電流，就會(hui) 使流過繞組的實際電流大大超過允許值，由此造成電機損壞。