( 一 ) 基本原理

与传统的永磁直流有刷电机相比较 ， 永磁无

刷直流电动机有结构紧凑 、 无换向火花干扰 、 使

用寿命长和性能可靠等优点 • 被越来越多的用户

认可 。 随着驱动电路的集成化和模块化的发展 .

驱动电路成本不断降低 . 永磁无刷直流电动机在

许多应用场合已经开始逐渐代替传统的永磁直

流有刷电机 。 典型的永磁直流有刷电机定子为

带永磁体的机壳 ， 电流通过换向器通人转子绕

组 ， 通电绕组在磁场作用下带动转子旋转 . 同时

电流通过换向器 、 电刷不断相应改变转子绕组的

通电方式 ， 从而使转子连续旋转 ， 这是永磁直流

有刷电机的工作原理 。 如果设想将永磁体安装

在转子上 ， 而将绕组安放在定子上 ， 同时根据转

子永磁体的位置相应改变定子绕组的通电方式 ，

同样也能使转子连续旋转 ， 这就是无刷电机的基

本工作原理 。

一般来说 . 永磁无刷直流电动机是指由多相

( 三相 、 四相 、 五相等 ） 电枢绕组定子和一定极对

数 ( 一对极 、 二对极 、 三对极等 ） 的永磁体转子两

部分组成 。 目前应用较为广泛的永磁无刷直流

电动机是采用二相导通三相星形绕组六状态控

制方式 ， 传感器安装在电机轴的非负载端 . 三相

霍尔传感器固定于电机定子上 。 三相霍尔传感

器检测电机转子位置 ， 通过控制器按照一定规律

对电机三相星形绕组施以电流 ， 在定子内产生旋

转磁场 . 该磁场与转子磁场相互作用 ， 驱动转子

连续旋转 。 本章主要介绍该类采用三相星形绕

组接法的永磁无刷直流电动机的电磁计算方法 。

( 二 ） 驱动电路及原理

一般而言 ， 该类永磁无刷直流电动机由转

子 、 定子 、 转子位置传感器 、 逆变器和控制器等构

成 ， 其结构原理如图 6 - 29 所示 。 电动机的典型

运行方式是 “ 二相导通三相星形六状态 ” 。 在此

情况下 ， 规定电流进人电枢绕组的方向为电流正

方向 ， 电流离开电枢绕组的方向为电流负方向 ；

定子三相星型电枢绕组的空间轴线相互间隔

120 ° 电角度 ; 可以采用三个霍尔器件作为电动机

的转子位置传感器 , 它们沿定子内腔圆周空间可

以相互间隔 60 ° 电角度配置 ， 也可以相互间隔

120 ° 电角度配置 ; 逆变器采用 120 ° 导通型三相半

桥逆变电路 。 电动机运行时 • 三相星型电枢绕组

为二相二相地轮流导通 ， 每相电枢绕组持续通电

120 ° 电角度 。 在一个电气周期内 ， 工作气隙内将

形成六个空间磁状态 . 相邻两个磁状态之间的空

间夹角为 60 ° 电角度 ， 即定子电枢磁场将跳跃六

步完成一个电气周期 。

永磁无刷直流电动机三相星型电枢绕组的

电子换向 ( 相 ) 过程如下 ：

第一步 ： 当 f = 0 ° 时 ， 功率开关晶体管 S 1 、S 6 导通 ， 电流走向为 ：电源正端 — SI — U — V—S 6 — 电源负端 ；

第二步 ： 当 f = 60 ° 时 ， 功率开关晶体管 S 1 、S 2 导通 ， 电流走向为 ：电源正端 — SI — U — W—S 2 — 电源负端 ；

第三步 ： 当 f = 120 ° 时 ， 功率开关晶体管