三相全波無(wú)刷電機的旋轉原理

下面將按照步驟①～⑥來(lái)說(shuō)明無(wú)刷電機的旋轉原理。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(xiàn)圈中，設線(xiàn)圈1固定在時(shí)鐘的12點(diǎn)鐘方向上，線(xiàn)圈2固定在時(shí)鐘的4點(diǎn)鐘方向上，線(xiàn)圈3固定在時(shí)鐘的8點(diǎn)鐘方向上。設2極永磁體的N極在左側，S極在右側，并且可以旋轉。

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

在對線(xiàn)圈2和線(xiàn)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(guò)一個(gè)線(xiàn)圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的0.5倍大小，與線(xiàn)圈1的磁場(chǎng)相加變?yōu)?.5倍。這會(huì )產(chǎn)生一個(gè)相對于永磁體成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。

當根據旋轉位置減小線(xiàn)圈2的電流并增加線(xiàn)圈3的電流時(shí)，合成磁場(chǎng)也順時(shí)針旋轉，永磁體也繼續旋轉。

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

線(xiàn)圈1的外側變?yōu)镾極，線(xiàn)圈3的外側變?yōu)镹極。當矢量合成時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是電流Io通過(guò)一個(gè)線(xiàn)圈時(shí)所產(chǎn)生磁場(chǎng)的√3（≈1.72）倍。這也會(huì )產(chǎn)生相對于永磁體的磁場(chǎng)成90°角的合成磁場(chǎng)，并順時(shí)針旋轉。

當根據旋轉位置減小線(xiàn)圈1的流入電流Io、使線(xiàn)圈2的流入電流從零開(kāi)始增加、并使線(xiàn)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，永磁體也繼續旋轉。

※假設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(guò)磁場(chǎng)的矢量合成，得到總磁場(chǎng)大小為一個(gè)線(xiàn)圈所產(chǎn)生磁場(chǎng)的(√3?2)2×2=1.5 倍。當各相電流均為正弦波時(shí)，無(wú)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(xiàn)圈所產(chǎn)生磁場(chǎng)的1.5倍，并且磁場(chǎng)相對于永磁體的磁場(chǎng)成90°角。

③在繼續旋轉了30°的狀態(tài)下，電流Io/2流入線(xiàn)圈1，電流Io/2流入線(xiàn)圈2，電流Io從線(xiàn)圈3流出。

線(xiàn)圈1的外側變?yōu)镾極，線(xiàn)圈2的外側也變?yōu)镾極，線(xiàn)圈3的外側變?yōu)镹極。當矢量合成時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是電流Io流過(guò)一個(gè)線(xiàn)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)生相對于永磁體的磁場(chǎng)成90°角的合成磁場(chǎng)，并順時(shí)針旋轉。

④～⑥以①～③相同的方式旋轉。

這樣，如果不斷根據永磁體的位置依次切換流入線(xiàn)圈的電流，則永磁體將沿固定方向旋轉。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。

下圖連續顯示了上述①～⑥每個(gè)步驟的每個(gè)線(xiàn)圈的電流。通過(guò)以上介紹，應該可以理解電流變化與旋轉之間的關(guān)系了。