无刷直流电机

一种电子换向的低功率直流电动机。又称无换向电机，无换向器直流电机。
它取代了具有半导体逆变器的普通直流电动机中的机械换向器，以形成没有换向器的直流电动机。该电机结构简单，运行可靠，无火花，电磁噪声低，广泛应用于现代生产设备，仪器仪表，计算机外围设备和先进的家用电器。
无刷直流电机由同步电机和驱动器组成，是典型的机电产品。同步电动机的定子绕组大多为三相对称星形连接，与三相异步电动机非常相似。
磁化永磁体粘附到转子上，位置传感器安装在电动机中，用于检测电动机转子的极性。驱动器由电力电子器件和集成电路组成，其功能是：接收电动机的启动，停止和制动信号，以控制电动机的启动，停止和制动;接收位置传感器信号以及用于控制反向的正向和反向信号可变电桥的电桥接通和断开以产生连续的转矩;接受速度指令和速度反馈信号控制和调节速度;提供保护和显示等。
无刷直流电机由位置检测器控制的自控逆变器组成。用于中小型电动机的变换器通常由晶体管组成;大型电动机的逆变器通常由晶闸管组成，称为晶闸管电动机。
一种小型晶体管无刷直流电动机，使用霍尔元件作为转子位置检测元件。两个霍尔磁传感元件HG1和HG2放置在电动机定子的X相和Y相绕组的轴上。
它们的输出端x1，x2，y1和y2分别用于控制晶体管BG4，BG2，BG1和BG3的导通和截止。当磁极N的轴面对霍尔元件HG1时，在HG1中产生x1方向的信号。
该信号使晶体管BG4导通，使得电流在相绕组WX1中流动，在x轴上产生S极磁场，该磁场将吸引转子上的N极旋转90°。当转子N极转向X相轴时，HG1的输出将变为零，BG4将关闭，并且将在霍尔元件HG2中产生y2方向的信号，导通晶体管BG3，并且相绕组Wy2接通。
进入当前。在y2轴上再次产生S极，再次吸引转子继续旋转90°。
通过类比，定子绕组将以Wx1→Wy2→Wx2→Wy1→Wx1的顺序循环，以形成阶梯式旋转磁场，其吸引转子连续旋转。在小型无刷直流电动机中，逆变器通常用于半波中零电路。
这种电路结构比较简单，但对于半波逆变器，电动机电枢绕组中的电流仅在一个方向上流动半个周期，因此电动机的材料利用率较低。在大容量无刷直流电动机中，通常使用桥式电路，并且电枢绕组可以在正半周和负半周期中传递电流以产生转矩。
无刷直流电机采用自控逆变器。它与普通逆变器不同。
其输出频率不是独立调节的，而是由安装在同步电机轴上的转子位置检测器控制。每当转子旋转通过某个位置（例如，90°或120°电角度）时，位置检测器产生相应的信号以作用在相应的半导体元件上以激励相应的相绕组以产生转矩。
每当电动机转子旋转一对磁极时，每个半导体元件接通一圈，并且从逆变器输出的交流电流相应地改变一个周期。因此，自控逆变器的输出频率和电动机的速度总是同步的，并且没有失步现象。
在小型无刷直流电动机中，逆变器由晶体管组成。由于晶体管具有自关断能力，只要其基极上的控制信号消失，晶体管就会自动关闭，因此控制相对简单。
在大容量无刷直流电动机中，逆变器由晶闸管组成。晶闸管没有自关断功能，无法通过移除触发信号来关闭。
因此，当需要切断一相电流而另一相通电时，如何关闭原来开启的晶闸管并将电流传递给新的单相晶闸管，即晶闸管之间的换向问题是晶闸管电机的技术关键。

安装在电机轴上的转子位置检测器是无刷直流电机的重要组成部分。
它确定电枢相绕组何时开始通电。其功能相当于普通直流电机中的电刷。
改变位置检测器产生信号的定时（相位）相当于改变直流电动机中电刷在空间中的位置，这对无刷直流电动机的特性有很大影响。位置检测器具有许多结构类型，并且通常包括一组固定的检测器元件和与机器的转子一起旋转的位置信号形成器。
在由霍尔元件组成的位置检测器中，霍尔元件是检测器元件，电动机本身的转子极是位置信号形成器。在其他配置中，例如电磁感应，光电和近切换，通常使用带凹口的盘作为位置信号形成器。
例如，在光电型中，间隙用于使光照射到光电管上以产生信号;在电磁感应型中，间隙用于改变开路变压器的磁路，从而在检测线圈中产生电动势等。