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在實際應(yīng)用中，永磁無刷直流電動機多采用三相橋式功率主電路形式，但為了便于說明，先從三相半橋式主電路開始分析其運行原理。
該缺口位置使光電元件H1受光而輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通功率開關(guān)VTl使直流電流流入A相繞組Ax，形成位于A相繞組軸線上的電樞磁勢。此時圓盤缺口與轉(zhuǎn)子磁極的相對位置被調(diào)整得使轉(zhuǎn)子永相繞組平面磁勢Ff位于B相繞組B-X平面上所示，如下圖(a)所示兩者相互作用產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)至下圖(b)所示的位置時，如仍保持A相繞組通電，則電樞磁勢Ff的空間角度講減為30°并繼承減小，最終造成驅(qū)動轉(zhuǎn)矩消失。然而由于同軸安裝的旋轉(zhuǎn)圓盤同步旋轉(zhuǎn)，此時正好使光電元件H2受光，H1遮光，從而功率開關(guān)VT2導(dǎo)通，電流從A相繞組斷開轉(zhuǎn)而流人B相繞組B-Y，電流換相，電樞磁勢變?yōu)镕b它又在旋轉(zhuǎn)方向上重新領(lǐng)先永磁磁勢Ff150°相，兩者相互作用產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子順時針繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)到下圖(c)所示的位置時，同理又發(fā)生電樞電流從B相向c相的換流，保證了電磁轉(zhuǎn)矩的持續(xù)產(chǎn)生和電動機的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至重新回到下圖(d)或下圖(a)的起始位置。
可以看出，由于同軸安裝轉(zhuǎn)子位置檢測圓盤的作用，定子各相繞組在位置檢測器的控制下依次饋電，其相電流為120°寬的矩形波，如下圖所示。這樣的三相電流使得定子繞組產(chǎn)生的電樞磁場和轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子永磁磁場在空間始終能保持近似垂直的關(guān)系，為最大限度地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩創(chuàng)造了條件。同時也可以看出．經(jīng)歷換相過程的定子繞組電樞磁場不是勻速旋轉(zhuǎn)磁場而是跳躍式的步進磁場，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的范圍內(nèi)有3種磁狀態(tài)，每種狀態(tài)持續(xù)1／3周期(120。電角度)?？梢韵胂螅纱水a(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩存在很大的脈動．尤其低速運行時會使轉(zhuǎn)速波動。為了解決這個問題，只有增加轉(zhuǎn)子一周內(nèi)的磁狀態(tài)數(shù)，此時應(yīng)采用三相橋式主電路結(jié)構(gòu)。
2．三相橋式主電路
由于任一時刻均有一個上橋臂元件導(dǎo)通使某相繞組獲得正向電流產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，又有一個下橋臂元件導(dǎo)通使另一相繞組獲得反向電流產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，此時的合成轉(zhuǎn)矩應(yīng)是相關(guān)相繞組通電產(chǎn)生的正、負(fù)轉(zhuǎn)矩的矢量和，如下圖示?？梢钥闯?，合成轉(zhuǎn)矩是一相通電時所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的&raDIC;3倍，每經(jīng)過一次換相合成轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過60°電角度。一個輸出周期內(nèi)轉(zhuǎn)矩要經(jīng)歷方向變換6次，從而使轉(zhuǎn)矩脈動比三相半橋主電路時要平緩得多。
(2)三三通電方式。所謂三三導(dǎo)通方式是指每一瞬間有3個功率管導(dǎo)通，每隔l／6周期(60°）電角度)換相一次．每次換相是同一橋臂的上下管之間換相．每個功率管導(dǎo)通180°電角度。功率管的導(dǎo)通順序依次為：VTl、VT2、VT3；VT2、VT3、VT4；VT3、VT4、VT5；VT4、VT5、VT6；VT5、VT6、VTl；VT6、VTl、VT……：可見這種方式運轉(zhuǎn)一個周期，轉(zhuǎn)子合成驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的圖示與兩兩方式下是一致的，均為6種狀態(tài)，不同的是此時的合成轉(zhuǎn)矩的幅值是單相繞組轉(zhuǎn)矩幅值的1．5倍，這是由于三相電流同時作用的結(jié)果，電動機在運行過程中的轉(zhuǎn)矩矢量合成圖如下圖所示。
雖然三相永磁無刷直流電動機是應(yīng)用最廣泛的一種，但人們從減少轉(zhuǎn)矩的脈動、擴大單機容量等角度出發(fā)，開發(fā)出了多相電動機，如四相、五相，甚至十相、十二相電動機。為了提高電動機繞組的利用率，應(yīng)采用多相同時通電運行的方式。 |
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