直流无刷电机与控制器的工作原理

 

序言

 

一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经

济的各个领域以及人们的日常生活中。其主要类型有同步电动机、异步电动机和

直流电动机三种。由于传统的直流电动机均采用电刷以机械方法进行换向，因而

存在相对的机械摩擦，由此带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等弱点，

再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大限制了它的应用范围，致使目前

工农业生产上大多数均采用三相异步电动机。

 

针对上述传统直流电动机的弊病，早在上世纪

30 年代就有人开始研制以电

子换向代替电刷机械换向的直流无刷电动机。经过了几十年的努力，直至上世纪

60 年代初终于实现了这一愿望。上世纪 70 年代以来，随着电力电子工业的飞

速发展，许多高性能半导体功率器件，如

GTR、MOSFET、IGBT、IPM 等相继

出现，以及高性能永磁材料的问世，均为直流无刷电动机的广泛应用奠定了坚实

的基础。

 

由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等

一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸

多优点，故在当今国民经济各领域应用日益普及。

 

    三相直流无刷电动机的基本组成

 

直流无刷永磁电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分

组成。其定子绕组一般制成多相

(三相、四相、五相不等)，转子由永久磁钢按一

定极对数

(2p=2,4,…)组成。图 1 所示为三相两极直流无刷电机结构，