小S第一次接触永磁电机，Ms讲了他的一些疑惑：无刷DC永磁电机的电子换向问题太莫名其妙了，什么“一相导通三相三状态”、“二相导通三相六状态”及“二相、三相导通三相十二状态”之类的，好像怎么折腾怎么算，虽然都是为了换向，方法五花八门，晕乎乎的！
女士告诉他，无刷DC永磁电机最关键的技术是换向。如果照搬机械换向方式，那就太复杂了(一个换向器相当于一个相位，几百张大型电机的换向照片也不算多)，所以演变出了很多有实际应用价值的换向方案，机制相同，层次不同，接近机械换向效果，要权衡利弊，合理选择。
无刷直流永磁电机的电枢绕组
无刷DC永磁电机的电子换向方法与电枢绕组的连接方式密切相关，不同连接方式的电枢绕组和不同电子换向电路的组合是多种多样的。
星形连接绕组
星形绕组将所有相绕组线圈的首端或尾端连接在一起，匹配的电子换向电路可以是桥式电路，也可以是非桥式电路。图1和2示出了星形绕组和桥式电路的组合，图3和4示出了星形绕组和非桥式电路的组合。
封闭式连接绕组
闭合连接绕组是由各相绕组线圈组成的闭合形式，即第一相绕组线圈的末端与第二相绕组线圈的首端相连，第二相绕组线圈的末端与第三相绕组线圈的首端相连，以此类推，直到最后一相绕组线圈的末端再次与第一相绕组线圈的首端相连。图5示出了三相封闭连接绕组和桥式电路的组合，图6示出了四相封闭连接绕组和桥式电路的组合。
电子换向简介
减刑也可以叫"换流"。
在无刷DC永磁电机中，来自转子位置传感器的信号经过处理后，按照一定的逻辑程序,在某一时刻驱动一些与电枢绕组相连的功率开关晶体管导通或关断，迫使一些无电流的电枢绕组开始流动电流，一些有电流的电枢绕组开始关断电流或改变电流的流动方向，从而迫使定子磁状态发生变化。这种通过电子电路实现电枢绕组电流变化的物理过程称为“电子换向”或“换向”。一旦“换向”或“换向”，定子磁状态改变一次；连续“换向”，因此在工作气隙中产生跳跃式的旋转磁场。
“电子换向”或“换流”是无刷直流永磁电机的关键技术之一，只有正确地进行“换流”，才能保证无刷直流永磁电动机可靠地运行。
电子换向实例
图7是具有“三相星形非桥”连接的电子换向电路的示意图。
图7
图的左侧是电磁转子位置传感器的示意图。固定部分由一个高频铁氧体磁芯和六个线圈组成，其中三个线圈串联作为一次励磁线圈，另外三个线圈XU、XV和XW作为二次输出线圈，分别与U相和V相连接
W相三个电枢绕组相对应。转子位置传感器的旋转部分由略大于120o电角度的扇形高频铁氧体磁芯(图中涂黑部分)和非导磁体(图中未涂黑部分)所组成的一个圆环，与电动机同轴安装。
电子换向过程
图7中转子位置传感器的原边激磁线圈通以几百千赫的高频激磁电流的情况下，电子换向过程是这样的：
● 当旋转部分的高频铁氧体磁芯(图中涂黑部分)扇形片使副边输出线圈XU与原边激磁线圈耦合时，副边输出线圈XU就有输出信号；而其他两个副边输出线圈XV和XW没有与原边激磁线圈耦合，所以没有输出信号。这时利用副边输出线圈XU的输出信号经整流处理后去触发与U相电枢绕组相连接的功率开关晶体管BG1,并使之导通，功率开关晶体管BG2和BG3因没有触发信号而保持截止状态，电源给U相电枢绕组供电。
图7
● 当转子位置传感器的转子扇形片转过120o电角度时，扇形片使副边输出线圈Xv与原边激磁线圈耦合，副边输出线圈XV就有输出信号，而其他两个副边输出线圈XU和XW没有与原边激磁线圈耦合，所以没有输出信号。这时，利用副边输出线圈XV的输出信号经整流处理后去触发与V相电枢绕组相连接的功率开关晶体管BG2, 功率开关晶体管BG2由截止变成导通，而功率开关晶体管BG1由导通变成截止，电源给V相电枢绕组供电。
图7
● 当转子位置传感器的转子扇形片再转过120o电角度时，扇形片使副边输出线圈XW与原边激磁线圈耦合，副边输出线圈XW就有输出信号，而其他两个副边输出线圈XU和XV没有与原边激磁线圈耦合，所以没有输出信号。这时，利用副边输出线圈XW的输出信号经整流处理后去触发与W相电枢绕组相连接的功率开关晶体管BG3, 功率开关晶体管BG3由截止变成导通，而功率开关晶体管BG2由导通变成截止，电源给W相电枢绕组供电。这样，随着转子位置传感器旋转部分的扇形高频铁氧体磁芯的转动，电枢绕组便被一相一相地依次馈电，从而实现了电枢绕组各相之间的“电子换向”或“换流”。
图7
电枢电流产生的旋转磁场及磁状态
在换向或“换流”过程中，三相电枢电流在工作气隙内会形成跳跃式的旋转磁场，这种旋转磁场在360o电角度范围内有三个磁状态，每个磁状态持续120o电角度，故称之为“一相导通星形三相三状态”。图8示意此情况下，永磁体磁场和电枢磁场之间的相互关系。
图8
图8(a)为第一磁状态，Fa为电枢绕组被馈电后所产生的磁势。显然，电枢磁场与永磁体磁场的相互作用迫使电动机转子沿着顺时针方向旋转；当转子转过120o电角度后，便进入第二磁状态，如图8(b)所示，电动机转子继续沿着顺时针方向旋转；当转子再转过120o电角度后，便进入第三磁状态，如图8(c)所示，电动机转子继续沿着顺时针方向旋转；当转子再沿着顺时针方向转过120o电角度后，电动机便回到起始状态，这样周而复始，电动机便连续不断地旋转。
以上非官方发布内容，仅代表个人观点。
返回
