无刷直流电机的原理

　　无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，就它们内部发生的电磁过程来说，本质上无多大差别。因此，下面先介绍一下有刷直流电机的工作原型里。

　　有刷直流电机主要由静止部分磁极体、转动部分电枢以及电刷和换向器等组成，如图1所示。图中，N、S为磁极体，线圈abed组成电枢，电刷A、B和换向片Ⅱ组成机械换向机构。

　　当接上电源后，电流I从电刷A流进去，经过换向片I、线圈abed至换向片Ⅱ，然后由电刷B流出。根据毕奥·萨伐尔定律：如果磁场中有一载流导体，且导体与磁场方向相互垂直，则作用在载流导体上的电磁力应为／ ＝ IBι，，其中，I为流过导体的电流；B为磁通密度；ιa为载流导体的有效长度。这个力形成了作用在线圈上的电磁转矩。根据左手定则，线圈在这个电磁转矩的作用下，将按逆时针方向转动。当载流导体转过180°电角度后，电流I还是从电刷A进去，经由换向片I、线圈dcbca，至换向片Ⅱ，仍从电刷B流出。

　　可见，在有刷直流电机中，就是借助电刷一换向片，使得在某一磁极下，虽然导体在不断更替，但只要外加电压的极性不变，则导

　　体中流过的电流方向始终不变，作用在电枢上的电磁转矩的方向始终不变，电机的旋转方向也始终不变，这就是有刷直流电机的机械换相过程。

　　在无刷直流电机中，借助反映主转子位置的位置传感器的输出信号，通过电子换相线路去驱动与电枢绕组连接的相应的功率开关器件，使电枢绕组依次馈电，从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场，驱动永磁转子旋转。随着转子的转动，位置传感器不断地送出信号，以改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向始终保持不变，这就是无刷直流电机的玩接触式换相过程，图2为无刷直流电机工作原理框图。

　　图1 有刷直流电机的原理图

　　图2 无刷直流电机工作原理框图

　　应该指出，在无刷直流电机中，电枢绕组和相应的功率开关器件的数目不可能很多，所以与有刷直流电机相比，它产生的电磁转矩波动比较大。