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首頁，杏福娛樂注冊的結構與原理，以及如何控制。相信學過電機學的同學都已經了解了直流電機、感應電機和同步電機的基本特性。那么在電機學中并沒有介紹無刷直流電機，這是因為它屬于一種新型
首先來回顧一下傳統(tǒng)的直流電機。直流電機的定子相當于磁極，它產生一個恒定的磁場，當轉子繞組通電后，由于通電導體在磁場中受力，產生的轉矩將會使轉子旋轉。直流電機的電刷在整個電機中起到了至關重要的作用。如下圖所示，由于磁場方向恒定，要想轉子持續(xù)的旋轉，轉子繞組中電流的極性就要在電機每轉半圈后發(fā)生改變，這一過程稱之為“換向”。電刷正是起到了換向的作用，施加在電刷兩端的電壓方向恒定，但此時繞組中的電流是交變的，即保證了在轉子轉動過程中，N極一側繞組的電流永遠向里，S極一側永遠向外，這才產生了連續(xù)的轉矩，使得電機能正常工作。
但是電刷存在的問題就是它會隨著時間的推移發(fā)生磨損，從而影響電機的性能。而無刷直流電機就不存在上述問題，因為它用電子換向器代替了電刷的機械換向。
無刷直流電機（Brushless Direct Current Motor, BLDC），顧名思義，與直流電機有一定的聯(lián)系。它的結構實際上可以看做是將直流電機的定轉子倒置得到的。現(xiàn)在里面永磁體變成了轉子，繞組變成定子分布在電機的外圓上。下圖所示為一個一對極無刷直流電機的基本結構。
看到這里有人可能會發(fā)現(xiàn)，這樣一來無刷直流電機的結構就跟永磁同步電機一模一樣了。確實如此，電機學中講過的同步電機也是轉子采用永磁體來勵磁，產生轉子磁動勢\vec{F_f}，定子繞組通三相對稱電流產生一個空間旋轉的磁動勢\vec{F_s}，其基波可表示如下：
盡管結構基本一樣，但是兩者最大的區(qū)別就在于電機空載時繞組中產生的反電動勢的波形。無刷直流電機由于采用集中繞組，因此反電動勢為梯形波，而永磁同步電機采用分布式繞組，反電動勢接近正弦波，這也就意味著這兩種電機的氣隙磁密波形B_\delta分別為梯形波和正弦波。
通過仿真可以觀察到，無刷直流電機的反電動勢波形波形包含了兩端寬度約為120°的電壓平穩(wěn)區(qū)域，這也就意味著可以使用直流電壓來控制無刷直流電機。使無刷直流電機具有和直流電機一樣優(yōu)越的調速性能。
在接下來的分析中采用一個BLDC的簡化模型，轉子為一對極，定子為三個空間上互差120°的繞組，即A,B,C三相繞組，如下圖所示。
在BLDC的分析中，有一個非常重要的物理量：定轉子的相對位置角\theta，即勵磁軸線與A相繞組軸線的夾角。當A相繞組通以直流時，電磁轉矩T將隨\theta變化而變化，該關系稱為矩角特性。由電磁力公式：F=B_\delta Il\propto B_\delta，故矩角特性和氣隙磁密一樣，也是一個梯形波。在轉子轉動一周的2π角度內，該梯形波可分為6個不同的區(qū)域。
如果能控制A相電流，當轉子轉到區(qū)域1,2的時候，給A相繞組通入直流；其他區(qū)域不通電流，那么A相繞組產生的轉矩就接近一個120°的方波。
在實際中，為了能讓電機獲得更高的轉矩密度，可以在轉子轉到4,5區(qū)域時給A相通入反向的電流，此時A相繞組產生的轉矩平均值將擴大到原來的兩倍。
同時，根據三相繞組的對稱性，B相和C相產生的轉矩也是相位互差120°的方波，三者疊加起來，恰好是一條水平的矩角特性。
由前面的分析可知，要想得到穩(wěn)定的、恒定的轉矩，需要A、B、C三相繞組在適當的時間通入波形一定的電流：即三相對稱的120°方波。為了實現(xiàn)這一點，可以使用三相橋式電壓源型逆變器給電機的定子繞組供電。
照顧一下還沒有學過電力電子的同學，這里的VT1~VT6是六個開關管(IGBT)，是一種三端器件，正常使用時有兩端接在電路里，另一極引出來（門極）用于控制。它們有兩種狀態(tài)：導通或關斷，導通時可視為短路，關斷時視為開路，而管子的開通和關斷取決于門極是否有驅動信號。
如上圖所示，將電機的三相繞組接成Y型。每個開關管按照120°方式導通，保證上下兩管在同一時刻保證只有一個導通。開關管的導通順序依次為：6,1—1,2—2,3—3,4—4,5—5,6—6,1，循環(huán)往復。轉子每轉動60°開關狀態(tài)轉換一次。
簡單分析可以得到，按照這種方式驅動開關管，A,B,C三相繞組的電流波形就恰好和原來要求的一樣了。
例如：0~60°內1管和6管導通，A相電流為正，B相電流為負，C相電流為0；
60°~120°內1管和2管導通，A相電流為正，C相電流為負，B相電流為0；
同時，由于某一時刻的開關狀態(tài)與轉子所在區(qū)域一一對應，且開關頻率與電機的轉速成正比。因此BLDC的控制必須使用位置檢測器。
那么到這里已經講解了如何通過控制開關管的導通和關斷來得到一個穩(wěn)定的轉矩，使BLDC正常工作。但僅僅得到一個穩(wěn)定的轉矩還不夠，控制轉矩的大小進而控制轉速才是電機控制的最終目的。無刷直流電動機是由轉子位置角\theta控制逆變器主元件通、斷，屬于 “自控式變頻”，也就是說，是因為電機轉速變化才使頻率發(fā)生變化的。位置檢測器與逆變器一起構成電子換向器。要控制轉速就應控制電動機的平均轉矩T，即應該控制電機繞組三相電流的大小，也只需控制繞組兩端電壓U_d即可。
而改變電壓的方法，通常是在逆變橋中采用PWM技術來實現(xiàn)。永磁無刷直流電動機由于采用了自控式變頻的方式，因此控制系統(tǒng)的任務是通過PWM技術改變輸入到電機的電壓U_d，以控制繞組電流的大小，實現(xiàn)對電機轉矩的控制，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的調速。
