調(diào)速電動機(jī) / 無刷電動機(jī) 無刷電動機(jī)的構(gòu)造與工作原理
無刷電動機(jī)的結(jié)構(gòu)
無刷電動機(jī)的結(jié)構(gòu)包括用于檢測轉(zhuǎn)子位置的磁性元件或內(nèi)置光學(xué)編碼器。這個位置檢測器向驅(qū)動電路發(fā)送信號。電動機(jī)繞組是三相星形接法。此外，轉(zhuǎn)子使用永磁體。
檢測用的磁性元件使用霍爾IC。在定子的內(nèi)側(cè)配置了3個，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，霍爾IC就會輸出數(shù)字信號。
無刷電動機(jī)的驅(qū)動方法
電動機(jī)繞組連接有用于開關(guān)的晶體管，由6個晶體管構(gòu)成變頻器。上下晶體管交替ON-OFF，按照一定的順序改變繞組電流的方向。下面解釋其旋轉(zhuǎn)機(jī)制。如下圖所示的晶體管開關(guān)序列，在步驟①中，晶體管Tr1和Tr6處于ON狀態(tài)。這時，繞組電流從U相流向W相，U相是N極，W相是S極，進(jìn)行勵磁。這樣，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)30°。重復(fù)這個動作12次，轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)1圈。
各晶體管的開關(guān)序列
| ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ⑨ | ⑩ | ? | ? | ? | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tr1 | ON | ON | ON | ON | ON | ||||||||
| Tr2 | ON | ON | ON | ON | |||||||||
| Tr3 | ON | ON | ON | ON | |||||||||
| Tr4 | ON | ON | ON | ON | |||||||||
| Tr5 | ON | ON | ON | ON | |||||||||
| Tr6 | ON | ON | ON | ON | ON | ||||||||
| U相 | N | ? | S | S | ? | N | N | ? | S | S | ? | N | N |
| V相 | ? | N | N | ? | S | S | ? | N | N | ? | S | S | ? |
| W相 | S | S | ? | N | N | ? | S | S | ? | N | N | ? | S |
無刷電動機(jī)的控制方法
無刷電動機(jī)的驅(qū)動電路如圖所示，與電動機(jī)連接，大致分為6個模塊。
電源電路（轉(zhuǎn)換器部分）
電源電路將商用AC電源的交流電壓通過二極管橋整流，并通過電容器平滑轉(zhuǎn)換為直流電壓。直流電壓供給輸出電路，用于驅(qū)動電動機(jī)。
對于DC電源輸入的無刷電動機(jī)，沒有電源電路。直流電壓直接從直流電源供給輸出電路。
調(diào)速器
調(diào)速器比較速度指令和速度轉(zhuǎn)換器輸出的電動機(jī)實(shí)際速度值，輸出電壓指令，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速遵循速度指令。
使用速度指令和電動機(jī)實(shí)際速度值信息的控制系統(tǒng)稱為速度環(huán)。
速度轉(zhuǎn)換器
速度轉(zhuǎn)換器將霍爾IC輸出的頻率轉(zhuǎn)換為電動機(jī)實(shí)際速度值，輸出給速度控制器。
三相無刷電動機(jī)有3個霍爾IC，對于每一對N極和S極的轉(zhuǎn)子磁極，輸出3個脈沖信號。通過檢測脈沖信號的上升沿和下降沿，可以獲得6個信號。
勵磁信號發(fā)生器
勵磁信號發(fā)生器通過向電壓控制器發(fā)送指令，控制輸出回路中6個開關(guān)元件的導(dǎo)通狀態(tài)。
如圖所示，通過組合電動機(jī)內(nèi)部配置的霍爾IC（Ha、Hb、Hc）的輸出信號，檢測轉(zhuǎn)子磁極角。根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向指示，指示電壓控制器連接到產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的繞組的開關(guān)元件。
電壓控制器
電壓控制器向由勵磁信號發(fā)生器指示的輸出電路的開關(guān)元件輸出信號，以按照調(diào)速器指令的電壓施加。
輸出電路（變頻器部分）
輸出電路根據(jù)電壓控制器的指令對電動機(jī)繞組進(jìn)行PWM控制。
