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直流電動機工作原理與控製方法

　　由於直流無刷電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一係列優點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點，故在當今國民經濟各領域應用日益普及。

　　一個多世紀以來，電動機作為機電能量轉換裝置，其應用範圍已遍及國民經濟的各個領域以及人們的日常生活中。其主要類型有同步電動機、異步電動機和直流電動機三種。由於傳統的直流電動機均采用電刷以機械方法進行換向，因而存在相對的機械摩擦，由此帶來了噪聲、火化、無線電幹擾以及壽命短等弱點，再加上製造成本高及維修困難等缺點，從而大大限製了它的應用範圍，致使目前工農業生產上大多數均采用三相異步電動機。

　　針對上述傳統直流電動機的弊病，早在上世紀30年代就有人開始研製以電子換向代替電刷機械換向的直流無刷電動機。經過了幾十年的努力，直至上世紀60年代初終於實現了這一願望。上世紀70年代以來，隨著電力電子工業的飛速發展，許多高性能半導體功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT、IPM等相繼出現，以及高性能永磁材料的問世，均為直流無刷電動機的廣泛應用奠定了堅實的基礎。

三相直流無刷電動機的基本組成

　　直流無刷永磁電動機主要由電動機本體、位置傳感器和電子開關線路三部分組成。其定子繞組一般製成多相（三相、四相、五相不等），轉子由永久磁鋼按一定極對數（2p=2,4,…）組成。

　　三相定子繞組分別與電子開關線路中相應的功率開關器件聯結，A、B、C相繞組分別與功率開關管V1、V2、V3相接。位置傳感器的跟蹤轉子與電動機轉軸相聯結。

　　當定子繞組的某一相通電時，該電流與轉子永久磁鋼的磁極所產生的磁場相互作用而產生轉矩，驅動轉子旋轉，再由位置傳感器將轉子磁鋼位置變換成電信號，去控製電子開關線路，從而使定子各項繞組按一定次序導通，定子相電流隨轉子位置的變化而按一定的次序換相。由於電子開關線路的導通次序是與轉子轉角同步的，因而起到了機械換向器的換向作用。

　　接近開關式位置傳感器主要由諧振電路及扇形金屬轉子兩部分組成，當扇形金屬轉子接近震 蕩回路電感L時，使該電路的Q值下降，導致電路正反饋不足而停振，故輸出為零。扇形金屬轉子離開電感元件L時，電路的Q值開始上升，電路又重新起振，輸出高頻調製信號，經二極管檢波後，取出有用控製信號，去控製邏輯開關電路，以保證電動機正確換向。

　　光電式位置傳感器前麵已經講過，是利用光電效應製成的，由跟隨電動機轉子一起旋轉的遮光板和固定不動的光源及光電管等部件組成。

　　磁敏式位置傳感器是指它的某些電參數按一定規律隨周圍磁場變化的半導體敏感元件。其基本原理為霍爾效應和磁阻效應。常見的磁敏傳感器有霍爾元件或霍爾集成電路、磁敏電阻器及磁敏二極管等多種。