永磁無刷直流電機(jī)的工作原理

　　它由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

　　1. 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。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動(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)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等 　　主電路是一個(gè)典型的電壓型交-直-交電路，逆變器提供等幅等頻5-26KHZ調(diào)制波的對(duì)稱交變矩形波。

　　永磁體N-S交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差120°的U、V、W方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號(hào)產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號(hào)：101、100、110、010、011、001，通過邏輯組件處理產(chǎn)生T1-T4導(dǎo)通、T1-T6導(dǎo)通、T3-T6導(dǎo)通、T3-T2導(dǎo)通、T5-T2導(dǎo)通、T5-T4導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對(duì)N-S極，T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次改變一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場軸線在空間轉(zhuǎn)動(dòng)60°電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于60°電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器U、V、W按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場軸再前進(jìn)60°電角度，如此循環(huán)，永磁直流電機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。正因?yàn)橛来胖绷麟姍C(jī)的換向是自身產(chǎn)生的，而不是由逆變器強(qiáng)制換向的，所以也稱作自控式同步電動(dòng)機(jī)。

　　永磁有刷直流電機(jī)的工作原理

　　有刷電機(jī)的定子上安裝有固定的主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過電刷和換向器進(jìn)入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載。由于電刷和換向器的存在，有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，故障多，維護(hù)工作量大，壽命短，換向火花易產(chǎn)生電磁干擾。

　　有刷直流電機(jī)的工作原理圖如圖所示。在有刷直流電機(jī)的固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極;固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。

　　圖示的兩極有刷直流電機(jī)的固定部分(定子)上裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)子)上裝設(shè)電樞鐵芯。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵芯上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。

　　永磁直流電機(jī)分為永磁無刷直流電機(jī)和永磁有刷直流電機(jī)。

　　根據(jù)電刷和換向結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類．永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為三種 ：

　　a)傳統(tǒng)的直流 電動(dòng)機(jī) 的形式，即將其靜態(tài)勵(lì)磁繞組用永磁體替代，這類電機(jī)可用作伺服電動(dòng)機(jī) ，也可用于汽車及其他控制中．

　　b) 匱桂形動(dòng)圈式直流電動(dòng)機(jī) ，其轉(zhuǎn)子無鐵心。

　　c)盤式轉(zhuǎn)子動(dòng)圈式直流 電動(dòng)機(jī)。由于此類電機(jī)將通常采用印刷 電路技術(shù)的導(dǎo)體裝在轉(zhuǎn)子盤的表面上，所 以也可稱 為印制 電路電動(dòng)機(jī)或 印制 繞組電動(dòng)機(jī)，簡稱印制電機(jī) 當(dāng)前在發(fā)展起來的電動(dòng) 自行車中，有部分廠家采用的驅(qū)動(dòng)裝置就是 印制電機(jī) 。

　　永磁直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種便攜式的電子設(shè)備或器具中，如錄音機(jī)、VCD機(jī)、電唱機(jī)、電動(dòng)按摩器及各種玩具，也廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、電動(dòng)自行車、蓄電池車、船舶、航空、機(jī)械等行業(yè)，在一些高精尖產(chǎn)品中也有廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)、復(fù)印機(jī)、照相機(jī)、手機(jī)、精密機(jī)床、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、捆鈔機(jī)等。在舞臺(tái)燈光方面，永磁直流電機(jī)，特別是小型永磁直流齒輪電機(jī)的用量非常大。計(jì)算機(jī)行業(yè)中的打印機(jī)、掃描儀、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、刻錄機(jī)、冷卻風(fēng)扇等都要用到大量的永磁直流電機(jī)。

　　汽車行業(yè)中的各種風(fēng)扇、刮水器、噴水泵、熄火器、反視鏡、打氣泵更是用到各種永磁直流電機(jī)。賓館中的自動(dòng)門、自動(dòng)門鎖、自動(dòng)窗簾、自動(dòng)給水系統(tǒng)、柔巾機(jī)等都用到永磁直流電機(jī)、在武器裝備中，永磁直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、火炮、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、艦艇、飛機(jī)、坦克、火箭、雷達(dá)、戰(zhàn)車等場合。

　　在工農(nóng)業(yè)方面，永磁直流電機(jī)也廣泛用于電氣和自動(dòng)化控制及儀器儀表中。在醫(yī)用方面，永磁直流電機(jī)用處更不小，如醫(yī)用的各種儀器、手術(shù)工具，如開腦手術(shù)中的電動(dòng)鋸骨刀，特別是野外手術(shù)中的各種儀器基本上都是用的永磁直流電機(jī)。在殘疾人用品方面，如機(jī)械手、殘疾車等都用到永磁直流電機(jī)。在生活方面，用處更多，現(xiàn)在連牙刷也用永磁直流電機(jī)做成電動(dòng)牙刷了。永磁直流電機(jī)的應(yīng)用真是舉不勝舉，可以說是無處不在。

　　隨著時(shí)代的發(fā)展，永磁直流電機(jī)的應(yīng)用會(huì)更多，原先用交流電機(jī)的許多場合均被永磁直流電機(jī)所替代。特別是出現(xiàn)永磁無刷電機(jī)后，永磁直流電機(jī)的生產(chǎn)數(shù)量在不斷地上升。我國每年生產(chǎn)的各種永磁直流電機(jī)大達(dá)數(shù)十億臺(tái)以上，生產(chǎn)永磁直流電機(jī)的廠家不計(jì)其數(shù)。