無刷直流電機在運行時，永磁矩力推動電路中有± 自旋轉(zhuǎn)距，經(jīng)電路中斷后轉(zhuǎn)臺旋回，再次上電時產(chǎn)生新的自旋轉(zhuǎn)距，從而形成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電機運動。該原理以及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的小體積，使其應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域極為廣泛。其優(yōu)勢在于體積小，功率輸出高，功耗低，抗干擾能力強，調(diào)速范圍大，可靠性高。

在極限轉(zhuǎn)速、經(jīng)驗調(diào)速中，輸出力矩和功率可得到改進，能較快達(dá)到其最終轉(zhuǎn)速，幾乎沒有延時，因此該電機擁有很好的運行特性。但是在定子I-t特性的變化性上，其精度大大降低，使得較難對其進行定量調(diào)速，而空載時，I-t特性也不完善，無法保證精度。

無刷直流電機其基本的原理如下圖所示，無刷直流電機的轉(zhuǎn)子是永磁體，通過改變定子上的線圈的電流方向所產(chǎn)生的磁場使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。通過控制通向線圈的電流方向和大小來控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。

無刷直流電機由電機本體、逆變器、位置檢測器、控制器四部分組成。

無刷直流電機的三相六臂全橋驅(qū)動電路

無刷直流電機驅(qū)動控制電路如圖所示。該電路采用三相六臂全橋驅(qū)動方式，采用此方式可以減少電流波動和轉(zhuǎn)矩脈動，使得電機輸出較大的轉(zhuǎn)矩。在電機驅(qū)動部分使用6個功率場效應(yīng)管控制輸出電壓，四軸飛行器中的直流無刷電機驅(qū)動電路電源電壓為12V.驅(qū)動電路中，Q1~Q3采用IR公司的IRFR5305(P溝道)，Q4~Q6為IRFR1205(N溝道)。該場效應(yīng)管內(nèi)藏續(xù)流二極管，為場效應(yīng)管關(guān)斷時提供電流通路，以避免管子的反向擊穿，其典型特性參數(shù)見表1.T1~T3采用PDTC143ET 為場效應(yīng)管提供驅(qū)動信號。

由圖1 可知，A1~A3 提供三相全橋上橋臂柵極驅(qū)動信號，并與ATMEGA16單片機的硬件PWM驅(qū)動信號相接，通過改變PWM信號的占空比來實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速控制;B1~B3提供下橋臂柵極驅(qū)動信號，由單片機的I/O口直接提供，具有導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)。

無刷直流電機驅(qū)動控制采用三相六狀態(tài)控制策略，功率管具有六種觸發(fā)狀態(tài)，每次只有兩個管子導(dǎo)通，每60°電角度換向一次，若某一時刻AB相導(dǎo)通時，C相截至，無電流輸出。單片機根據(jù)檢測到的電機轉(zhuǎn)子位置，利用MOSFET的開關(guān)特性，實現(xiàn)電機的通電控制，例如，當(dāng)Q1、Q5打開時，AB相導(dǎo)通，此時電流流向為電源正極→Q1→繞組A→繞組B→Q5→電源負(fù)極。類似的，當(dāng)MOSFET打開順序分別為Q1Q5，Q1Q6，Q2Q6，Q2Q4，Q3Q4，Q3Q5時，只要在合適的時機進行準(zhǔn)確換向，就可實現(xiàn)無刷直流電機的連續(xù)運轉(zhuǎn)。

綜合整理自頭條號遠(yuǎn)懷、智聯(lián)開發(fā)服務(wù)、 百家號8點專利數(shù)據(jù)