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。

 

danshiworenweiwoyouyiwujiuzhegehuatipeixunqitaren，yinweiwohenshaokandaogaoxiaokechengchulejiandanjieshaokongzhililunzhiwaizaizuoqitajiangjie。wodemubiaoshishenruqianchudijieshaowushuazhiliudianji。

 

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、zairenhegaosuhuogaogonghaoxitongzhongshiyongyoushuazhiliudianji。zhedoushidianshuaxianzhudequedian，quxiaodianshuajiukeyijiejuezhexiewenti，danshibuhaodedifangshitongshixiaochulejixiehuanxiang。

 

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)。逆ni電dian動dong勢shi是shi個ge複fu雜za的de話hua題ti，最zui好hao單dan獨du講jiang解jie。簡jian言yan之zhi
，它ta是shi電dian機ji線xian圈quan上shang生sheng成cheng的de電dian壓ya
，即ji電dian機ji速su度du及ji電dian機ji負fu載zai的de函han數shu。無wu傳chuan感gan器qi法fa的de本ben質zhi上shang是shi一yi種zhong估gu計ji，通tong常chang需xu要yao進jin行xing複fu雜za的de計ji算suan。隨sui著zhe電dian機ji速su度du的de下xia降jiang(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”。與(yu)梯(ti)形(xing)控(kong)製(zhi)相(xiang)比(bi)，當(dang)與(yu)合(he)適(shi)的(de)電(dian)機(ji)配(pei)合(he)使(shi)用(yong)時(shi)
，這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)能(neng)夠(gou)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)，降(jiang)低(di)噪(zao)音(yin)。缺(que)點(dian)是(shi)要(yao)實(shi)現(xian)平(ping)滑(hua)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)分(fen)布(bu)，複(fu)雜(za)性(xing)比(bi)較(jiao)高(gao)，通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)更(geng)準(zhun)確(que)的(de)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)(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。