我很自然地認(rèn)為大部分人都不熟悉機(jī)電控制系統(tǒng)。為此我召開(kāi)了幾次座談會(huì)，這真是有點(diǎn)費(fèi)勁的事情。

但是我認(rèn)為我有義務(wù)就這個(gè)話題培訓(xùn)其他人，因?yàn)槲液苌倏吹礁咝Ｕn程除了簡(jiǎn)單介紹控制理論之外再做其它講解。我的目標(biāo)是深入淺出地介紹無(wú)刷直流電機(jī)。

所有電機(jī)都有個(gè)概念叫做“換向”，說(shuō)的是切換電流(用某種方式)以便移動(dòng)物理轉(zhuǎn)軸的過(guò)程。當(dāng)電流流經(jīng)線圈時(shí)轉(zhuǎn)軸就會(huì)移動(dòng)，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)(一般來(lái)說(shuō)，是由永磁體產(chǎn)生的)，這個(gè)磁場(chǎng)與原有磁場(chǎng)可能相斥，可能相吸。該力導(dǎo)致轉(zhuǎn)子(電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分)相對(duì)于定子(電機(jī)的靜止部分)而言發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

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磁體是換向的一個(gè)很好的類比。當(dāng)把兩個(gè)磁體放在桌子上同極相對(duì)時(shí)，它們會(huì)相互排斥。當(dāng)兩個(gè)同極距離足夠遠(yuǎn)后，它們將停止移動(dòng)。如果把一個(gè)磁體靠近第二個(gè)磁體，第二個(gè)磁體也會(huì)因同性相斥被推遠(yuǎn)。如果繼續(xù)這樣做，磁體將持續(xù)移動(dòng)，這就是換向的線性示例。

有刷直流電機(jī)實(shí)行機(jī)械換向，這意味著電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致電機(jī)換向。電刷與換向器接觸，隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電流通過(guò)電機(jī)線圈，將會(huì)使極性交替。這允許定子永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，始終與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)相反，因而總能產(chǎn)生力。機(jī)械換向表示有刷直流電機(jī)只需在電機(jī)繞組上施加一些電壓即可旋轉(zhuǎn)，如圖 1所示。

圖 1. 有刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

很多讀者在看到本文的標(biāo)題后很可能正處于迷惑中，因?yàn)榈浆F(xiàn)在為止我還沒(méi)有談及無(wú)刷直流電機(jī)。不過(guò)，為了解釋“無(wú)刷”，我需要首先解釋電刷用在什么地方。

無(wú)刷電機(jī)的起源從頭來(lái)講也是比較簡(jiǎn)單的：大部分有刷直流電機(jī)的問(wèn)題都來(lái)自于電刷。電刷可能打火花、磨損、產(chǎn)生很強(qiáng)的噪音并產(chǎn)生很大一部分功耗，導(dǎo)致速度被嚴(yán)重限制，且不容易冷卻。這意味著您不能在任何易燃物周圍、需要長(zhǎng)使用壽命、靜音或高效率的應(yīng)用條件下、在任何高速或高功耗系統(tǒng)中使用有刷直流電機(jī)。這都是電刷顯著的缺點(diǎn)，取消電刷就可以解決這些問(wèn)題，但是不好的地方是同時(shí)消除了機(jī)械換向。

缺乏機(jī)械換向會(huì)造成其它問(wèn)題，因?yàn)殡姍C(jī)需要換向。無(wú)刷電機(jī)使用電氣換向，聽(tīng)起來(lái)很神奇嗎？這種換向方式下，您需要確保電機(jī)中的電流始終

產(chǎn)生一個(gè)可以移動(dòng)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)。但是看看圖 2，您需要先知道轉(zhuǎn)子在哪里，才能考慮如何施加電流來(lái)移動(dòng)轉(zhuǎn)子。