電機逆變器：降低電器功耗

選擇類(lèi)型的電機來(lái)驅動(dòng)家用電器
像大多數工程設計決策一樣，選擇用于驅動(dòng)家用電器機構的電動(dòng)機類(lèi)型是確定應用要求與實(shí)際解決方案所能提供的折衷方案的問(wèn)題。對于需要電機的家用電器——洗衣機、冰箱、空調和洗碗機等無(wú)處不在的產(chǎn)品——使用逆變電路來(lái)驅動(dòng)無(wú)刷直流電機或感應電機是節省大量電力的方式，因此減輕公用事業(yè)電網(wǎng)的負載并降低設備的運行成本。
選擇一種類(lèi)型而不是另一種類(lèi)型的電機的設計過(guò)程必須考慮每種類(lèi)型的工作原理以及其操作和性能特征以及成本與特定應用的要求的匹配程度。其他因素可能也很重要。本文首先介紹直流電機，然后討論感應電機。
有刷和無(wú)刷直流電機的比較
有刷和無(wú)刷這兩種類(lèi)型的直流電機有著(zhù)本質(zhì)上的不同。一個(gè)多世紀以來(lái)，人們所熟悉的有刷直流電機一直被用作扭矩產(chǎn)生器。如今，它們仍然驅動(dòng)著(zhù)許多電動(dòng)產(chǎn)品。相比之下，無(wú)刷直流電機是一項相對較新的技術(shù)發(fā)展。由于各種原因，在新設計中，尤其是家用電器產(chǎn)品，它們比拉絲類(lèi)型越來(lái)越受到青睞。對其基本工作原理的回顧揭示了這些類(lèi)型的直流電機的不同之處。
在有刷直流電機中，轉子（轉動(dòng)的部分）包含電磁鐵，因此被稱(chēng)為電機的。定子（保持靜止的部分）包含永磁體。直流電（通常來(lái)自整流交流電）提供給電刷，電刷與固定在轉子軸上的換向器上的分段觸點(diǎn)（電極）進(jìn)行物理摩擦（見(jiàn)圖 6）。
當轉子轉動(dòng)時(shí)，固定電刷將它們的連接從一組換向器片轉移到另一組換向器片，以這樣的方式切換它，然后電流通過(guò)轉子的電磁體來(lái)回流動(dòng)。這會(huì )產(chǎn)生交替的磁極性，與定子中的永磁體相互作用，產(chǎn)生導致轉子轉動(dòng)的扭矩力。

有刷直流電機的結構和工作原理。電機的軸由于轉子中的電磁體與定子中的永磁體之間的吸引力和排斥力產(chǎn)生的扭矩而旋轉。電刷接觸換向器的各個(gè)部分，從而切換電流，導致定子電磁體在適當的軸位置發(fā)生極性反轉。
相比之下，無(wú)刷直流電機的轉子包含永磁體，無(wú)論是表面型還是內部型，而定子包含電磁體（因此被稱(chēng)為電機的）。電磁鐵以 Y 形或三角形排列（見(jiàn)圖 7）。

無(wú)刷直流電機的結構和工作原理。定子內置有固定電磁體，而轉子則包含表面永磁體。電流必須以正確的方向順序和時(shí)序饋送到電磁體的線(xiàn)圈，以便正確地為它們通電以產(chǎn)生軸旋轉。需要逆變器來(lái)控制排序過(guò)程。
為了驅動(dòng)和控制無(wú)刷直流電機，需要逆變器將提供的直流電或 50/60 周期交流電轉換為具有所需電壓和頻率的交流電。直到可靠、低成本的電子逆變器電路出現后，無(wú)刷直流電機才變得實(shí)用。
為了運行無(wú)刷直流電機，來(lái)自逆變器的交流電流流向定子中的電磁體。該電流在固定電磁體中產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與轉子中的永磁體相互作用，導致轉子轉動(dòng)。
逆變器對于電機的運行至關(guān)重要，因為它提供必要的交流驅動(dòng)并實(shí)現速度和扭矩控制功能。