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江蘇邱成機電有限公司

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直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型。

他勵

勵磁繞組與電樞繞組無聯接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，接線如圖1（a）所示。圖1中M表示電動機，若為發電機，則用G表示。永磁直流電機也可看作他勵直流電機。

并勵

并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯。作為并勵發電機來說，是電機本身發出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。

串勵

串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯后，再接于直流電源。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。

復勵

復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。若串勵繞組產生的磁通勢與并勵繞組產生的磁通勢方向相同稱為積復勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復勵。

不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復勵式，直流發電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和和復勵式。

永磁式編輯 播報

永磁式直流電動機也由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成，定子磁極采用永磁體（磁鋼），有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。錄放機中使用的電多數為圓筒型磁體，而電動工具及汽車用電器中使用的電動機多數采用專塊型磁體。

轉子一般采用硅鋼片疊壓而成，較電磁式直流電動機轉子的槽數少。錄放機中使用的小功率電動機多數為3槽，較高檔的為5槽或7槽。漆包線繞在轉子鐵心的兩槽之間（三槽即有三個繞組），其各接頭分別焊在換向器的金屬片上。電刷是連接電源與轉子繞組的導電部件，具備導電與耐磨兩種性能。永磁電動機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。

錄放機中使用的永磁式直流電動機，采用電子穩速電路或離心式穩速裝置。

無刷直流編輯 播報

無刷直流電動機是采用半導體開關器件來實現電子換向的，即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優點，廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。

無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位

置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理后去控制功率開關電路，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。

位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。

采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發光二極管或小燈泡。轉子旋轉時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等），當永磁體轉子位置發生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產生高頻調制信號（其幅值隨轉子位置而變化）。

*性

直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，但直流電機的優點也正是它的缺點，因為直流電機要產生額定負載下恒定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。現今半導體發展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現將交流電機控制置于一旋轉的兩軸直交坐標系統中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當的性能。

此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越小；像模擬/數字轉換器（Analog-to-digital converter，ADC）、脈沖寬度調制(Pulse wide modulator，PWM）…等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構上缺失的一種應用。 [1]

控制結構

直流無刷電機是同步電機的一種，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數（p）影響：

n=120．f / p。在轉子極數固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器），控制定子旋轉磁場的頻率并將電機轉子的轉速回授至控制中心反復校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載范圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。

直流無刷驅動器包括電源部及控制部、電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉換輸入電源頻率。

電源部可以直接以直流電輸入（一般為24v）或以交流電輸入（110v/220 v），如果輸入是交流電就得先經轉換器（Converter）轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器（Inverter）轉成3相電壓來驅動電機。換流器（Inverter）一般由6個功率晶體管(q1～q6）分為上臂（q1、q3、q5)/下臂（q2、q4、q6）連接電機作為控制流經電機線圈的開關。控制部則提供pwm（脈沖寬度調制）決定功率晶體管開關頻度及換流器（Inverter）換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩定于設定值而不會變動太大的速度控制，所以電機內部裝有能感應磁場的霍爾傳感器（Hall-sensor），作為速度之閉回路控制，同時也做為相序控

制的依據。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。

控制原理

要讓電機轉動起來，控制部就必須根據Hall-sensor感應到的電機轉子所在位置，然后依照定子繞線決定開啟（或關閉）換流器(Inverter）中功率晶體管的順序，使電流依序流經電機線圈產生順向（或逆向）旋轉磁場，并與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到Hall-sensor感應出另一組信號的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環電機就可以依同一方向繼續轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率晶體管（或只開下臂功率晶體管）；要電機轉子反向則功率晶體管開啟順序相反。

固定磁場無刷電機

一般的無刷直流電機本質上屬于伺服電機，由同步電機和驅動器構成，是變頻調速電機。變壓調速的無刷直流電機是真正意義上的無刷直流電機，它由定子和轉子構成，定子由鐵心構成，線圈采用“順-逆-順-逆……”繞組，由此產生N-S群的固定磁場，轉子由一個圓柱體磁鐵構成（中間帶軸），或由電磁鐵加集電環組成，此無刷直流電機可以產生轉矩，但不能控制方向，無論怎么說，本電機都是一項非常有意義的發明。當作為一個直流發電機，本發明可以產生連續振幅的直流電流，從而避免使用濾波電容器，轉子可以是永磁、有刷勵磁或無刷勵磁。當作為大型電機時，本電機會產生自感，需要采用保護裝置。

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