無刷直流電動機

　　一種用電子換向的小功率直流電動機。又稱無換向器電動機、無整流子直流電動機。它是用半導體逆變器取代一般直流電動機中的機械換向器，構成沒有換向器的直流電動機。這種電機結構簡單，運行可靠，沒有火花，電磁雜訊低，廣泛應用於現代生產設備、儀器儀錶、電腦週邊設備和高級傢用電器。

　　無刷直流電動機由一臺同步電機、一組轉子位置檢測器和一套受位置檢測器控制的自控式逆變器組成。中小型電機的逆變器一般由電晶體組成；大型電機的逆變器通常採用晶閘閘管構成，稱為晶閘管電動機。

圖1所示為一臺用霍耳元件作為轉子位置檢測元件的小型晶體管無刷直流電動機。圖中兩個霍耳磁敏檢測元件 HG ₁和 HG ₂安放在電動機定子的X相和Y相繞組的軸線上。它們的輸出端子 x ₁、 x ₂， y ₁、 y ₂分別用於控制晶體管 BG ₄、 BG ₂、 BG ₁和 BG ₃的通斷。當磁極N的軸線對著霍耳元件 HG ₁時，在 HG ₁中產生 x ₁方向上的信號。此信號使晶體管 BG ₄導通，於是在相繞組 W _X1中有電流流通，在x軸線上產生一個S極磁場，它將吸引轉子上的N極旋轉90°。當轉子N極轉到X相軸線上時， HG ₁的輸出將變為零， BG ₄關斷，而在霍耳元件 HG ₂中將產生 y ₂方向上的信號，使晶體管 BG ₃導通，相繞組 W _y2中通入電流。又在 y ₂軸線上產生S極，它再次吸引轉子繼續旋轉90°。依此類推，定子繞組將按照 W _x1→ W _y2→ W _x2→ W _y1→ W _x1的順序輪流通電，形成一個步進式的 旋轉磁場，吸引著轉子不斷地轉動。

　　在小型無刷直流電動機中逆變器常用半波中零式電路（圖2a）。

這種線路結構比較簡單，但采用半波逆變，電機 電樞繞組中的電流隻沿一個方向流通半個周期，所以電機的材料利用率較低。在容量較大的無刷直流電機中通常采用橋式電路（圖2b），電樞繞組能在正負兩個半周中均通過電流，產生轉矩。

　　自控式逆變器　無刷直流電動機中采用的是自控式逆變器。它與一般的逆變器不同。它的輸出頻率不是獨立調節的，而是受安裝在同步電動機軸上的轉子位置檢測器控制。每當轉子轉過一定位置(例如90°或120°電角度)，位置檢測器便產生相應的信號，作用於對應的半導體元件，使相應的相繞組通電，產生轉矩。電動機轉子每轉過一對磁極，各半導體元件輪流導通一周，逆變器輸出的交流電相應地變化一個周期。所以自控式逆變器的輸出頻率和電動機的轉速始終保持同步，不會出現失步現象。

　　在小型無刷直流電動機中，逆變器由晶體管組成。由於晶體管具有自關斷能力，隻要其基極上的控制信號消失，晶體管就自行關斷，所以控制比較簡單。在容量較大的無刷直流電機中，逆變器由晶閘管組成。晶閘管沒有自關斷能力，不能靠除去觸發信號使其關斷。所以當一相電流需要截止，讓另一相通電時，如何關斷原先導通的晶閘管，把電流轉移到新的一相晶閘管，即晶閘管之間的換流問題是晶閘管電機的技術關鍵。

　　位置檢測器　裝在電動機軸上的轉子位置檢測器是無刷直流電機的重要部件。它決定著電樞各相繞組開始通電的時刻。它的作用相當於一般直流電機中的電刷。改變位置檢測器產生信號的時刻（相位），相當於直流電機中改變電刷在空間的位置，對無刷直流電機的特性有很大的影響。位置檢測器的結構型式很多，它通常包括一組靜止的探測元件和一個隨電機轉子一起轉動的位置信號形成器。在由霍耳元件構成的位置檢測器中，霍耳元件就是探測元件，而電機轉子磁極本身就是位置信號形成器。在其他的結構中，如電磁感應式、光電式、按近開關式中，常利用一個帶缺口的圓盤作為位置信號形成器。例如，在光電式中利用這個缺口使光線照射到光電管上產生信號；在電磁感應式中用這個缺口改變開口變壓器的磁路，使檢測線圈中產生電動勢等等。