電機驅動器文化崛起剛剛幾年

，我很自然地認為大部分人都不熟悉機電控製係統。為此我召開了幾次座談會，這真是有點費勁的事情。

 

但dan是shi我wo認ren為wei我wo有you義yi務wu就jiu這zhe個ge話hua題ti培pei訓xun其qi他ta人ren
，因yin為wei我wo很hen少shao看kan到dao高gao校xiao課ke程cheng除chu了le簡jian單dan介jie紹shao控kong製zhi理li論lun之zhi外wai再zai做zuo其qi它ta講jiang解jie。我wo的de目mu標biao是shi深shen入ru淺qian出chu地di介jie紹shao無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji。

 

所有電機都有個概念叫做“換向”，說的是切換電流(用某種方式)以便移動物理轉軸的過程。當電流流經線圈時轉軸就會移動
，從而產生磁場(一般來說，是由永磁體產生的)，這個磁場與原有磁場可能相斥
，可能相吸。該力導致轉子(電機的運動部分)相對於定子(電機的靜止部分)而言發生運動。

 

磁ci體ti是shi換huan向xiang的de一yi個ge很hen好hao的de類lei比bi。當dang把ba兩liang個ge磁ci體ti放fang在zai桌zhuo子zi上shang同tong極ji相xiang對dui時shi，它ta們men會hui相xiang互hu排pai斥chi。當dang兩liang個ge同tong極ji距ju離li足zu夠gou遠yuan後hou，它ta們men將jiang停ting止zhi移yi動dong。如ru果guo把ba一yi個ge磁ci體ti靠kao近jin第di二er個ge磁ci體ti
，第di二er個ge磁ci體ti也ye會hui因yin同tong性xing相xiang斥chi被bei推tui遠yuan。如ru果guo繼ji續xu這zhe樣yang做zuo，磁ci體ti將jiang持chi續xu移yi動dong，這zhe就jiu是shi換huan向xiang的de線xian性xing示shi例li。

 

youshuazhiliudianjishixingjixiehuanxiang，zheyiweizhedianjidewulijiegoushijishanghuidaozhidianjihuanxiang。dianshuayuhuanxiangqijiechu，suizhedianjixuanzhuan，dianliutongguodianjixianquan
，jianghuishijixingjiaoti。zheyunxudingziyongcitichanshengdecichang，shizhongyuzhuanzichanshengdecichangxiangfan，yinerzongnengchanshengli。jixiehuanxiangbiaoshiyoushuazhiliudianjizhixuzaidianjiraozushangshijiayixiedianyajikexuanzhuan，rutu 1所示。
 

圖 1. 有刷直流電機結構

 

很多讀者在看到本文的標題後很可能正處於迷惑中，因為到現在為止我還沒有談及無刷直流電機。不過，為了解釋“無刷”，我需要首先解釋電刷用在什麼地方。

 

無刷電機的起源從頭來講也是比較簡單的：大部分有刷直流電機的問題都來自於電刷。電刷可能打火花

、磨損
、產生很強的噪音並產生很大一部分功耗，導致速度被嚴重限製，且不容易冷卻。這意味著您不能在任何易燃物周圍、需要長使用壽命、靜音或高效率的應用條件下
、在zai任ren何he高gao速su或huo高gao功gong耗hao係xi統tong中zhong使shi用yong有you刷shua直zhi流liu電dian機ji。這zhe都dou是shi電dian刷shua顯xian著zhu的de缺que點dian，取qu消xiao電dian刷shua就jiu可ke以yi解jie決jue這zhe些xie問wen題ti，但dan是shi不bu好hao的de地di方fang是shi同tong時shi消xiao除chu了le機ji械xie換huan向xiang。

 

缺(que)乏(fa)機(ji)械(xie)換(huan)向(xiang)會(hui)造(zao)成(cheng)其(qi)它(ta)問(wen)題(ti)，因(yin)為(wei)電(dian)機(ji)需(xu)要(yao)換(huan)向(xiang)。無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)使(shi)用(yong)電(dian)氣(qi)換(huan)向(xiang)
，聽(ting)起(qi)來(lai)很(hen)神(shen)奇(qi)嗎(ma)？這(zhe)種(zhong)換(huan)向(xiang)方(fang)式(shi)下(xia)，您(nin)需(xu)要(yao)確(que)保(bao)電(dian)機(ji)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)始(shi)終(zhong)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)可(ke)以(yi)移(yi)動(dong)轉(zhuan)子(zi)的(de)磁(ci)場(chang)。但(dan)是(shi)看(kan)看(kan)圖(tu) 2，您需要先知道轉子在哪裏
，才能考慮如何施加電流來移動轉子。

 

圖 2.無刷直流電機結構

 

無刷直流電機係統的首個重大結構決策是“有傳感器(sensored)”和“無傳感器(sensorless)”之分。您需要知道轉子在哪的話，有兩種方法能幫助您：

•有you傳chuan感gan器qi法fa
，通tong常chang使shi用yong霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi或huo編bian碼ma器qi，來lai探tan測ce轉zhuan子zi的de位wei置zhi。雖sui然ran編bian碼ma器qi可ke以yi給gei予yu非fei常chang準zhun確que的de角jiao度du反fan饋kui，但dan這zhe種zhong方fang法fa成cheng本ben很hen高gao。霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi是shi一yi種zhong很hen受shou歡huan迎ying的de磁ci傳chuan感gan器qi。在zai三san相xiang無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji中zhong
，部bu署shu三san個ge霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi可ke以yi實shi現xian簡jian單dan的de六liu步bu換huan向xiang。

•無傳感器法
，位置估計通常涉及測量或估計電機旋轉時產生的逆電動勢(EMF)。nidiandongshishigefuzadehuati，zuihaodandujiangjie。jianyanzhi，tashidianjixianquanshangshengchengdedianya，jidianjisudujidianjifuzaidehanshu。wuchuanganqifadebenzhishangshiyizhongguji
，tongchangxuyaojinxingfuzadejisuan。suizhedianjisududexiajiang(例如，對於位置控製的伺服電機)，無傳感器法將變得異常困難，這是因為逆電動勢隨速度下降。

 

無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji係xi統tong的de第di二er個ge重zhong大da結jie構gou決jue策ce是shi控kong製zhi方fang法fa。如ru果guo您nin知zhi道dao轉zhuan子zi在zai哪na裏li，需xu要yao施shi加jia一yi定ding的de電dian流liu來lai移yi動dong轉zhuan子zi的de話hua
，三san相xiang無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji需xu要yao至zhi少shao六liu個ge不bu同tong的de電dian位wei。圖tu 3是一張簡圖，您可以使用“梯形”
、“六步”或“120度”的控製方法來找到無刷直流電機換向的方法。

 

圖 3. 有傳感器梯形換向

 

另外一種方法是為電機施加更平滑的電流波形，這稱之為“正弦波”控製或“180度”。yutixingkongzhixiangbi，dangyuheshidedianjipeiheshiyongshi，zhezhongkongzhifangfanenggoutigaoxiaolv，jiangdizaoyin。quedianshiyaoshixianpinghuadianyahedianliufenbu
，fuzaxingbijiaogao，tongchangxuyaogengzhunquedemaikuantiaozhi(PWM)計時器。

 

圖4. 正弦波整流

 

在寫這篇短文時
，我很快就意識到這個主題其實非常寬泛。如磁場定向控製、電機啟動、內轉子與外轉子、極數
、Δ(Delta)與Y型繞組，以及許多細節本文無法一一述及。不過，我真心希望您能在讀過後，在電機知識方麵有所受益。