無刷直流永磁電動機轉動原理解析——7步法

朋友Z先生搞汽車營銷業務，因新能源純電動汽車開始火爆，開始對永磁電動機產生濃厚興趣，來找Ms。參，想讓Ms。參給他普及下這方面的知識。Ms。參給他講解了永磁電動機的獨特優勢，以及為何純電動汽車多數都採用永磁同步電動機，而很少採用無刷直流永磁電動機。

“無刷直流永磁電動機？” 朋友Z先生一臉懵逼。也難為他了，為了生意才不得不充充電，瞭解的也只有永磁同步電動機。“據我所知，永磁同步電動機用變頻器調速，頻率一點點加上去，電機也隨之轉得越來越快。這無刷直流永磁電動機又是怎樣轉起來的？”嘿！這傢伙為了多賺錢，盡然快成電機通了，真所謂“三日不見當刮目相看”！

永磁電動機調速問題

確如朋友Z先生所言，永磁同步電動機靠變頻率調速。

因電機轉速與電源頻率具有嚴格的一一對應關係，因而永磁同步電動機轉速精度非常高，特別適合應用在調速精度非常高的純電動汽車。

無刷直流永磁電動機類似常規直流電動機，透過改變電樞電流的大小調速。

無刷直流永磁電動機繞組連線方式

談無刷直流永磁電動機，必須得先論明白其

繞組連線方式

。由於甩掉了碳刷、換向器，無刷直流永磁電動機只能採用電子換向，電樞磁場不再與磁極轉速始終保持一致；在一定電角度範圍內，電樞磁場不轉，磁極在電磁力的作用下旋轉。不能像直流電機那樣，電樞磁場與磁極磁場始終處於正交狀態，為

跳躍式同步旋轉

。

無刷直流永磁電動機通常有以下幾種繞組連線方式：

● 三相新型非橋式，為 “一相導通星形三相三狀態”。

● 三相星形橋式連線，分“二相導通星形三相六狀態”、“三相導通星形三相六狀態”和“二相、三相輪流導通星形三相十二狀態”三種情況。

無刷直流永磁電機如何轉起來？

以如圖1所示“三相星形橋式連線”換向電路為例，看一看“二相導通星形三相六狀態”的電子換向過程：

圖1

第一步

，當時間電角度t=0°時，功率開關電晶體BG1、BG5導通，即由電源正端→BG1→U→V→BG5→電源負端；

第二步

，當時間電角度t=60°時，功率開關電晶體BG1、BG6導通，即由電源正端→BG1→U→W→BG6→電源負端；

第三步

，當時間電角度t=120°時，功率開關電晶體BG2、BG6導通，即由電源正端→BG2→V→W→BG6→電源負端；

第四步

，當時間電角度t=180°時，功率開關電晶體BG2、BG4導通，即由電源正端→BG2→V→U→BG4→電源負端；

第五步

，當時間電角度t=240°時，功率開關電晶體BG3、BG4導通，即由電源正端→BG3→W→U→BG4→電源負端；

第六步

，當時間電角度t=300°時，功率開關電晶體BG3、BG5導通，即由電源正端→BG3→W→V→BG5→電源負端；

第七步

，當時間電角度t=360°時，又重複時間電角度t=0°時的狀態，如此迴圈往復，總是維持相應磁極下有兩相繞組的線圈邊載入固定極性的電壓，流過固定方向的電流，產生固定方向的轉矩，使電機帶動負載旋轉起來。

可見，載入到電機上的電流極性不變，無機械換向器、永磁體激磁，故稱之為無刷直流永磁電機。

以上非官方釋出內容，僅代表個人觀點。