解读直流无刷永磁电机

刘国兴

（南京万联机电有限公司，江苏 南京 210000）

直流无刷永磁电机具有广阔的发展空间，将直流电作为电源，整体的结构与同步电机相似。内部绕组中的电流为交流电，电动机功率因数较高，同时没有转子损耗，促使其整体的效率较高，电源的频率与转子转速保持同步状态，利用永久磁铁产生转子磁场，为人们提供动力，达到驱动的目的。

1 无刷直流电动机特点分析

直流无刷永磁电机呈现出明显的特点，其电动的容量范围较大，甚至可以根据实际需求进行定制，现有的种类较多，低频转矩较大，低速状态时可以达到理论转矩输出，甚至其激活转矩可以达到几倍，高精度运转小于1rin/m，调速装置效率较高，过载容量较高，负载转矩变动在200%以内输出转速不发生变化。整体的体积弹性较大，在设计过程中，可以根据要求设计为各种形状，以满足不同的需求。制动性能良好，可以实现高频度的快速激活，并且在该过程中不会出现发烫情况，为人们提供优质的服务。无刷直流电动机呈现出高转矩、高精度以及高效率，相比于其他传统类型的电机更具有优势，满足现阶段的发展需求[1]。无刷直流电机没有碳刷与换向器，进而不需要考虑维修保养问题，同时由于永磁转子的存在，没有激磁损耗的问题，综合效率较高，低速转矩更大，激活转矩可以超过定额的几倍，转速精度可实现1/3000，不受负载变动与电压因素的影响，更具有应用优势。

2 直流无刷永磁电机的机械性与控制特性

直流无刷永磁电机属于机电一体化产品，由驱动器与电动机主体组成，将其定子绕组做成三相对称星形接法，以保证其运转。通过位置传感器对永磁无刷电动机转子的极性进行检测。对于驱动器来说，包含集成电路与功率电子器件，充分发挥出自身的功能，实现电动机的启动与停止，并控制制动信号，通过信号明确其状态。还可以接受正反转信号与位置传感器信号，灵活利用控制逆变桥进行功率控制，最终产生连续转矩。速度反馈信号与接受速度指令通过信号进行控制，合理调整转速，并保护其显示，以达到实际的要求[2]。直流无刷永磁电动机在运行过程中，通过两相绕组通电，依次改变一种状态，其由定子绕组产生的磁场轴线在空间的转动角度为60°，同时转子跟随定子磁场转动产生的角度也为60°，由于转子的位置产生变化，导致位置传感器产生新编码，最终造成功率管的导通组合发生明显的变化，定子绕组产生的磁场轴再次前进60°。通过其循环运行，促使直流无刷永磁电动机产生连续的转矩，实现连续旋转，达到运行的目的。实际上，直流无刷永磁电动机通过自身进行换向，与传统的利用逆变器进行换向存在明显的不同，因此被人们称为自控式同步电机。无刷直流电机的位置传感器编码通过两相绕组合成磁场轴线位置，转化为转子磁场轴线位置，因此现阶段的转子位置无论在何处，其电机均可以产生较强的动力，满足现阶段的实际需求[3]。

3 直流无刷永磁电机的控制结构与控制原理

直流无刷电机是同步电机的一种，由此可知电机转子的转速直接受到电机定子旋转磁场速度与转子级数的影响，实现了在固定转子数固定的基础，通过改变旋转磁场的频率促使当前的转子转速得到控制，以满足发展的需求。在运行过程中，直流无刷电机为同步电机加上电子控制进行旋转磁场的频率控制，将当前的电机转子转速进行合理的校正，以保证其发出特殊的性能。直流无刷驱动器包括电源部分与控制部分，现阶段的三相电源给电机给电，利用控制部分转换输入电源频率。对于控制部分来说，利用脉冲宽度调制决定，控制功率晶体管的开关，实现频率的转换。负载变动过程中，应用直流无刷电机，保证速度稳定于设定值，避免出现太大的速度变动，同时利用内部的感应磁场进行传感器控制，明确速度的回路控制，作为相序控制的依据[4]。通过控制感应器感应电机转子的位置，利用其定子优势进行开关的控制，实现转子与磁铁的相互作用，实现电机的正常运转。当电机转子转到另一位置时，可以根据现阶段的实际情况进行下一组功率晶体管的控制，实现稳定的循环，控制电机转子。电机转动过程中，根据驱动器的实际情况进行速度控制，明确信号的变化，同时利用运算决定下一组的变化。

电机通过磁场作为媒介，实现电能与机械能的转换，因此需要在电机内部建立电能转变需求的气隙磁场，现阶段主要有两种方法：一种是在电机绕组中产生流通电流，需要有专门的绕组与相应的装置进行，持续供给能量保证电流流动，常见同步电机与直流电机；另一种为永磁体，通过永磁体产生磁场进行，灵活利用该方式实现电机结构的简化，对能量进行节约，达到运行的目的。去无刷直流电动机的电枢绕组放在定子中，转子选择永磁材料，具有恒定的磁性，满足实际的需求[5]。

3 结 语

综上所述，在当前的时代背景下，人们对于电动机提出全新的要求，无刷直流电动机作为一种新型的电动机具有较强的优势，被广泛应用在各个领域中，与传统的电动机相比更具有优势，性能较为优越，属于机电一体化产品，灵活利用先进的学科技术进行控制，实现了整体性能的控制与优化，为人们提供良好的驱动力，达到运行的要求。