[拼音]：wushua zhiliu dian dongji

[外文]：brushless D.C. motor

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)備和高級(jí)家用電器。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由一臺(tái)同步電機(jī)、一組轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器和一套受位置檢測(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)。

圖1所示為一臺(tái)用霍耳元件作為轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件的小型晶體管無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。圖中兩個(gè)霍耳磁敏檢測(cè)元件HG₁和HG₂安放在電動(dòng)機(jī)定子的X相和Y相繞組的軸線上。它們的輸出端子x₁、x₂，y₁、y₂分別用于控制晶體管BG₄、BG₂、BG₁和BG₃的通斷。當(dāng)磁極N的軸線對(duì)著霍耳元件HG₁時(shí)，在HG₁中產(chǎn)生x₁方向上的信號(hào)。此信號(hào)使晶體管BG₄導(dǎo)通，于是在相繞組W_X1中有電流流通，在x軸線上產(chǎn)生一個(gè)S極磁場(chǎng)，它將吸引轉(zhuǎn)子上的N極旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)轉(zhuǎn)子N極轉(zhuǎn)到X相軸線上時(shí)，HG₁的輸出將變?yōu)榱?，BG₄關(guān)斷，而在霍耳元件HG₂中將產(chǎn)生y₂方向上的信號(hào)，使晶體管BG₃導(dǎo)通，相繞組W_y2中通入電流。又在 y₂軸線上產(chǎn)生S極，它再次吸引轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90°。依此類(lèi)推，定子繞組將按照W_x1→W_y2→W_x2→W_y1→W_x1的順序輪流通電，形成一個(gè)步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，吸引著轉(zhuǎn)子不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。

在小型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中逆變器常用半波中零式電路（圖2a）。

這種線路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但采用半波逆變，電機(jī)電樞繞組中的電流只沿一個(gè)方向流通半個(gè)周期，所以電機(jī)的材料利用率較低。在容量較大的無(wú)刷直流電機(jī)中通常采用橋式電路（圖2b），電樞繞組能在正負(fù)兩個(gè)半周中均通過(guò)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

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。它的輸出頻率不是獨(dú)立調(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)一定位置(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。

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標(biāo)簽：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

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文章名稱：《無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)》

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