换向(相)又可以称之为“换流”。在无刷直流永磁电动机中,来自转子位置传感器的信号,经处理后按照一定的逻辑程序,驱使某些与电枢绕组相连接的功率开关晶体管在某一瞬间导通或截止,迫使某些原来没有电流的电枢绕组内开始流通电流,某些原来有电流的电枢绕组内开始关断电流或改变电流的流通方向,从而迫使定子磁状态产生变化。我们把这种利用电子电路来实现电枢绕组内电流变化的物理过程称为电子换向(相)或“换流”。每“换流”一次,定子磁状态就改变一次,连续不断地“换流”,就会在工作气隙内产生一个跳跃式的旋转磁场。 电子换向(相)或“换流”是无刷直流永磁电动机的关键技术之一,只有正确地进行“换流”,才能保证无刷直流永磁电动机可靠地运行。下面以电磁式转子位置传感器为例来比较详细地分析无刷直流永磁电动机几种典型的电枢绕组的电子换向(相)或“换流”过程。 这里,我们把星形电枢绕组的电子换向(相)过程分成非桥式电子换向(相)电路和桥式电子换向(相)电路两种情况来分析。 (1)“三相星形非桥式”连接的电子换向(相)过程图1.6是“三相星形非桥式”连接的电子换向(相)电路的原理图。图中左边是电磁式转子位置传感器的示意图,它的固定部分由高频铁氧体磁心和六个线圈所组成。 六个线圈中,有三个线圈串联作为原边激磁线圈,另外三个线圈xu Xv 和Xw作为副边输出线圈。三个副边输出线圈xu Xv和Xw分别与u相、y相和w相三个电枢绕组相对应。转子位置传感器的旋转部分是由略大于120°电角的扇形高频铁氧体磁心(图中涂黑部分)和非导磁体(图中未涂黑部分)所组成的一个圆环,并与电动机的主转子同轴安装。

在转子位置传感器的原边激磁线圈通以几百千赫的高频激磁电流的情况下,当旋转部分的高频铁氧体磁心(图中涂黑部分)扇形片使副边输出线圈xu 与原边激磁线圈耦合时,副边输出线圈xu就有输出信号;而其他两个副边输出线圈xv和Xw没有与原边激磁线圈相耦合,所以没有输出信号。这时,利用副边输出线圈勋的输出信号经整流处理后去触发与U相电枢绕组相连接的功率开关晶体管BG,,并使之导通,功率开关晶体管BG2和BG3因没有触发信号而保持截止状态,电源给u相电枢绕组馈电。当转子位置传感器的转子扇形片转过120°电角度时,转予扇形片使副边输出线圈xv与原边激磁线圈相耦合,副边输出线圈孔就有输出信号;而其他两个副边输出线圈x。 和zw没有与原边激磁线圈相耦合,所以没有输出信号。这时,利用副边输出线圈xu的输出信号经整流处理后去触发与v相电枢绕组相连接的功率开关晶体管BG:,功率开关晶体管BGz由截止变成导通,而功率开关晶体管BG1由导通变成截止,电源给V相电枢绕组馈电。当转子位置传感器的转子扇形片再转过120。电角度时,扇形片使副边输出线圈Xw与原边激磁线圈相耦合,副边输出线圈Xw就有输出信号;而其他两个副边输出线圈Xu和xv 没有与原边激磁线圈相藕合,所以没有输出信号。这时,利用副边输出线圈Xw的输出信号经整流处理后去触发与w相电枢绕组相连接的功率开关晶体管BG3,功率开关晶体管BG3由截止变成导通,而功率开关晶体管BG。由导通变成截止,电源给w相电枢绕组馈电。这样,随着转子位置传感器旋转部分的扇形高频铁氧体磁心的转动,电枢绕组便被一相一相地依次馈电,从而实现了电枢绕组各相之间的电子换向(相)或“换流”。 在换向(相)或“换流”过程中,工作气隙内会形成跳跃式的旋转磁场,这种旋转磁场在360。电角度范围内有三个磁状态,每个磁状态持续120DU3度。所以,我们称之为“一相导通星形三相三状态”。在此情况下,永磁体磁场和电枢磁场之间的相互关系如图1 7所示。图1.7(a)为第一磁状态, Fa为电枢绕组被馈电后所产生的磁势。 显然,电枢磁场与永磁体磁场的相互作用迫使电动机转子沿着顺时针方向旋转;当转子转过120°电角度后,便进入第二磁状态,如图1.7(b)所示,电动机转子继续沿着顺时针方向旋转;当转子再转过120°电角度后,便进入第三磁状态,如图1 7(c)所示,电动机转子继续沿着顺时针方向旋转;当转子再沿着顺时针方向转过120°电角度后,电动机便回复到起始状态。这样周而复始,电动机便连续不断地旋转。这里,我们把一个功率开关晶体管保持持续导通的电角度称之为该功率开关晶体管的导通角at把一个磁状态所持续的电角度称之为状态角az为了成功地实现无刷直流电动机电枢绕组的换向(相)或“换流”,转子位置传感器旋转部分的扇形片的张角ash必须满足由下式决定的条件式中,

P为磁极对数;m为绕组相数。
为了避免启动时出现死点,保证无刷直流电动机的可靠运行,扇形片的张角%应稍大于2兀/pm的数值。

图1.8是各相电枢绕组的导通示意图。“一相导通星形三相三状态”的电枢绕组导通顺序列于表1.1。
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