三相全波無刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理

下面將按照步驟①～⑥來說明無刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理。為了易于理解，這里將永磁體從圓形簡(jiǎn)化成了矩形。

①在三相線圈中，設(shè)線圈1固定在時(shí)鐘的12點(diǎn)鐘方向上，線圈2固定在時(shí)鐘的4點(diǎn)鐘方向上，線圈3固定在時(shí)鐘的8點(diǎn)鐘方向上。設(shè)2極永磁體的N極在左側(cè)，S極在右側(cè)，并且可以旋轉(zhuǎn)。

使電流Io流入線圈1，以在線圈外側(cè)產(chǎn)生S極磁場(chǎng)。使Io/2電流從線圈2和線圈3流出，以在線圈外側(cè)產(chǎn)生N極磁場(chǎng)。

在對(duì)線圈2和線圈3的磁場(chǎng)進(jìn)行矢量合成時(shí)，向下產(chǎn)生N極磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)是電流Io通過一個(gè)線圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的0.5倍大小，與線圈1的磁場(chǎng)相加變?yōu)?.5倍。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于永磁體成90°角的合成磁場(chǎng)，因此可以產(chǎn)生最大扭矩，永磁體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置減小線圈2的電流并增加線圈3的電流時(shí)，合成磁場(chǎng)也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，永磁體也繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

②在旋轉(zhuǎn)了30°的狀態(tài)下，電流Io流入線圈1，使線圈2中的電流為零，使電流Io從線圈3流出。

線圈1的外側(cè)變?yōu)镾極，線圈3的外側(cè)變?yōu)镹極。當(dāng)矢量合成時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是電流Io通過一個(gè)線圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的√3（≈1.72）倍。這也會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于永磁體的磁場(chǎng)成90°角的合成磁場(chǎng)，并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置減小線圈1的流入電流Io、使線圈2的流入電流從零開始增加、并使線圈3的流出電流增加到Io時(shí)，合成磁場(chǎng)也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，永磁體也繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

※假設(shè)各相電流均為正弦波形，則此處的電流值為Io × sin(π?3)=Io × √3?2 通過磁場(chǎng)的矢量合成，得到總磁場(chǎng)大小為一個(gè)線圈所產(chǎn)生磁場(chǎng)的(√3?2)2×2=1.5 倍。當(dāng)各相電流均為正弦波時(shí)，無論永磁體的位置在哪，矢量合成磁場(chǎng)的大小均為一個(gè)線圈所產(chǎn)生磁場(chǎng)的1.5倍，并且磁場(chǎng)相對(duì)于永磁體的磁場(chǎng)成90°角。

③在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)了30°的狀態(tài)下，電流Io/2流入線圈1，電流Io/2流入線圈2，電流Io從線圈3流出。

線圈1的外側(cè)變?yōu)镾極，線圈2的外側(cè)也變?yōu)镾極，線圈3的外側(cè)變?yōu)镹極。當(dāng)矢量合成時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是電流Io流過一個(gè)線圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的1.5倍（與①相同）。這里也會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于永磁體的磁場(chǎng)成90°角的合成磁場(chǎng)，并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

④～⑥以①～③相同的方式旋轉(zhuǎn)。

這樣，如果不斷根據(jù)永磁體的位置依次切換流入線圈的電流，則永磁體將沿固定方向旋轉(zhuǎn)。同樣，如果使電流反向流動(dòng)并使合成磁場(chǎng)方向相反，則會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

下圖連續(xù)顯示了上述①～⑥每個(gè)步驟的每個(gè)線圈的電流。通過以上介紹，應(yīng)該可以理解電流變化與旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系了。