无刷直流永磁电动机原理

二相三相轮流导通星形三相十二状态

无刷直流永磁电动机工作原理

模型仍然采用星形连接的ABC三组线圈进行励磁，图1是星形接法线圈与电子换向器的连接图，由换向器中六个开关晶体管BG1至BG6组成的桥式电路切换通过ABC三个线圈的电流。例如BG1与BG5导通时电流从A线圈流进B线圈流出；如果BG2与BG4与BG6导通时电流从B线圈流进从A线圈与C线圈并联流出。

新的模型由一个六凸极结构的内定子与两极永磁外转子组成，我们将通过这个模型来展示三个线圈电流的切换顺序，图2是六凸极结构的内定子。

图3是凸极上绕上励磁线圈的定子，线圈的绕向见图5

在定子外周有外转子，外转子有一对永磁体磁极，粘贴在外转子磁軛上，外转子可在定子外周自由旋转，见图4

图5是该模型的正视图，用来表演线圈磁场的切换与转子跟随转动的过程，在六个凸极上绕有线圈，由径向相对的凸极线圈组成一个线圈组，图中黄色的是A组线圈、绿色的是B组线圈、红色的是C组线圈，三个线圈组按星形连接，标有ABC三个字母的是三个线圈的输入端。在外转子磁軛内贴有圆弧状永磁体磁极，蓝色的是N极朝轴心、红色的是S极朝轴心。图5右边是内定子磁场方向箭头，在下面的磁场随开关切换流程图中将附在内定子上旋转，代表定子产生的磁场方向。以此图作动画来演示线圈磁场的切换与转子跟随转动的过程。

根据图1的星形接法线圈与电子换向器的连接图与下面动画的截图来说明开关晶体管是如何控制产生旋转的磁场，图中标注的“红色A+、B+、C+”表示相应线圈与电源正极接通，“蓝色A-、B-、C-”表示相应线圈与电源负极接通。

当开关管BG1、BG5、BG6导通时，电流由A组线圈进B组、C组线圈出，形成的磁场方向向下，规定此时的磁场方向为0度、转子旋转角度为0，见图6左。

当开关管BG1与BG5导通时，电流由A组线圈进B组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到30度，转子也随之转到30度，见图6中。

当转子转到30度时，开关管BG1、BG3、BG5导通时，电流由A组与C组线圈进B组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到60度，转子也随之转到60度，见图6右。

当转子转到60度时，开关管BG3、BG5导通时，电流由C组线圈进B组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到90度，转子也随之转到90度，见图7左。

当转子转到90度时，开关管BG3、BG4、BG5导通时，电流由C组线圈进A组与B组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到120度，转子也随之转到120度，见图7中。

当转子转到120度时，开关管BG3、BG4导通时，电流由C组线圈进A组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到150度，转子也随之转到150度，见图7右。

当转子转到150度时，开关管BG2、BG3、BG4导通时，电流由C组与B组线圈进A组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到180度，转子也随之转到180度，见图8左。

当转子转到180度时，开关管BG2、BG4导通时，电流由B组线圈进A组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到210度，转子也随之转到210度，见图8中。

当转子转到210度时，开关管BG2、BG6、BG4导通时，电流由B组线圈进A组与C组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到240度，转子也随之转到240度，见图8右。

当转子转到240度时，开关管BG2、BG6导通时，电流由B组线圈进C组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到270度，转子也随之转到270度，见图9左。

当转子转到270度时，开关管BG1、BG2、BG6导通时，电流由B组与A组线圈进C组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到300度，转子也随之转到300度，见图9中。

当转子转到300度时，开关管BG1、BG6导通时，电流由A组线圈进C组线圈出，形成的磁场方向顺时针转到330度，转子也随之转到330度，见图9右。

当转子转到330度时，将回到初始状态，BG1、BG5、BG6导通，电流由A组线圈进B组、C组线圈出，磁场方向转回0度，转子也转回0度，完成一周旋转，见图6左。

以上控制方式是两相线圈与三相线圈轮流导通，一周内有十二种状态，故称之为“二相三相轮流导通星形三相十二状态”。

该模型的转子位置检测装置要用4个检测元件与编码盘才能提供12种状态，具体结构在此就不再介绍了。