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三菱无刷直流电动机的基本工作原理

2016-12-19 行业资讯
图9-6所示为典型无刷直流电动机的系统图。定子由三相对称绕组构成,PS为与电动机转子同轴连接的转子位置检测器。整流器的作用是把50Hz的交流电转换成直流电,然后由转子位置检测器得到的信号控制逆变器的各功率开关管,从而控制电动机各相绕组按一定的顺序与逻辑规律导通,在电机气隙中产生跃进式旋转磁场,带动转子旋转。下面以图9-7所示的两相导通星形三相六状态无刷直流电动机为例说明其工作原理。当转子永磁体位于图9-7(a)所示位置时,根据转子位置检测器发出的转子位置信号,经过控制电路使逆变器功率开关管D1、D6导通,即绕组A、B相通电。这时A相电流为正向流进,B相电流为反向流出,电枢绕组在空间合成磁动势Fa,磁动势Fa与励磁磁动势Ff之间的夹角为120°电角度,如图9-7(a)所示。

在定、转子磁场相互作用下产生顺时针方向的电磁转矩,该转矩拖动转子沿顺时针方向转动。电流流通的路径为:电源正极→D1管→犃相绕组→B相绕组→D6管→电源负极。当转子转过60°电角度,到达图9-7(b)的位置,此时,磁动势Fa与Ff之间的夹角为60°电角度,位置检测器输出信号,经过控制电路使功率开关管D6截止,D2导通,此时D1仍导通。绕组A、C相通电,A相电流仍为正向流过,C相电流为反向流过,电枢绕组在空间的合成磁动势Fa又与Ff之间的夹角为120°电角度,如图9-7(c)所示。此时在定、转子磁场相互作用下转子继续沿顺时针方向旋转。电流流通路径为:电源正极→D1管→A相绕组→C相绕组→D2管电源负极,以此类推。

当转子沿顺时针方向每转过60°电角度时,在一对极的范围内,功率开关管的导通逻辑为:D1D6→D1D2→D3D2→D3D4→D5D4→D5D6→D1D6……以后按此逻辑关系周而复始地导通开关管,两相轮流接通电源,则转子磁场始终受到定子合成磁场的作用并沿顺时针方向连续旋转。在图9-7(a)到(b)的60°电角度范围内,转子沿顺时针方向连续转动,而定子合成磁动势在空间静止不动,位置保持不变。只有当转子转到60°电角度到达图9-7(b)Ff的位置时,定子合成磁动势Fa才从图9-7(b)的位置顺时针跃进至(c)的位置。可见定子合成磁动势在空间不是连续旋转的磁动势,而是一种跃进式的旋转磁动势,每次跃进的角度为60°电角度。
图9-6无刷直流电动机系统图图9-7无刷直流电动机工作原理示意图
当转子每转过60°电角度时,逆变器开关管之间就进行一次换流,定子磁状态就改变一次。可见,电机有6个磁状态,每一状态都是两相导通,每相绕组中流过电流时间为120°电角度。电枢绕组相电流波形如图9-8所示。
图9-8电枢绕组相电流波形