「技术」如何解读无刷直流永磁电机电枢磁势矢量？这篇文章告诉你答案

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整理 | 旺材永磁电机

来源：电机技术日参

“难道无刷直流永磁电机上也能用旋转磁势矢量法？”小S若有所思地问Ms.参，显然Ms.参一通跳跃式电枢磁势矢量的解说触动了小S的灵感，竟然一语道破天机。

旋转磁势矢量法解析各类电机

事实上，各类电机都可以用电枢旋转磁势矢量法解析。

● 直流电机

直流电机供电电源极性恒定，但加到电枢线圈上的电压极性不断在交变，最终效果是：处于相同极性磁极下的电枢线圈边，感应电势、外施电压极性和流通的电枢电流方向始终保持不变，电枢磁势矢量始终与磁极磁势处正交状态。若站在电枢的方位上，或者说让电枢不转、磁极转(转或不转乃相对而言)，电枢磁势矢量无疑为大小不变、与磁极磁势矢量同步旋转的旋转矢量。

● 交流电机

同步电机和异步电机的区别在于转子转速与电枢磁场转速是否相等或同步，同步电机转子与电枢磁场严格同步，异步电机转子转速总是低于电枢磁场转速(同步转速)，转子导体切割电枢磁场感生电枢电势，在闭合转子导条内流过感应电流，感应电流的频率为转差频率（电枢磁场转速与转子转速的差值）。转子对称感应电流在多相对称绕组中流过，同样会产生大小不变、以恒定转速旋转的合成磁势旋转波，且与定子旋转磁势波同步旋转。

● 各种永磁电机

五花八门的各种永磁电机，基于两种旋转电枢磁势波理论：

1）交流电机三相对称绕组流过三相对称电流产生数值不变、转速恒定的合成磁势；

2）有刷直流电机加载直流电压、产生电枢电流，在机械换向器的作用下，产生数值不变、相对于电枢旋转、与励磁磁场正交且相对静止的电枢磁场。

无刷直流永磁电机中旋转磁势矢量

以图1所示二相导通星形三相六状态无刷直流永磁电机为例旋转磁势矢量为例，看看“换向”或“换流”过程中无刷直流永磁电机电枢磁势矢量是如何旋转的。

●当时间电角度t=00+时，功率开关晶体管BG1、BG5导通，即由电源正端→BG1→U→V→BG5→电源负端。如图2（a）所示，由左手定则，线圈边受到顺时针方向电磁力，因电枢线圈静止，永磁转子将沿逆时针方向旋转。转过600电角度，开始“换向”或“换流”，图2（b）为“换流”前状态。

●当时间电角度t=600+时，功率开关晶体管BG5截止，功率开关晶体管BG1、BG6导通，即由电源正端→BG1→U→W→BG6→电源负端，进入图3（a）所示转子永磁体转过600电角度后“换流”后状态。电磁力作用下永磁转子将继续沿逆时针方向旋转。再转过600电角度，又开始“换向”或“换流”，图3（b）为“换流”前状态。

●当时间电角度t=1200+时，功率开关晶体管BG1截止，功率开关晶体管BG2、BG6导通，即由电源正端→BG2→V→W→BG6→电源负端，进入图4（a）所示转子永磁体转过1200电角度后“换流”后状态。电磁力作用下永磁转子将继续沿逆时针方向旋转。再转过600电角度，又开始“换向”或“换流”，图4（b）为“换流”前状态。

●当时间电角度t=1800+时，功率开关晶体管BG6截止，功率开关晶体管BG2、BG4导通，即由电源正端→BG2→V→U→BG4→电源负端，进入图5（a）所示转子永磁体转过1800电角度后“换流”后状态。电磁力作用下永磁转子将继续沿逆时针方向旋转。再转过600电角度，又开始“换向”或“换流”，图5（b）为“换流”前状态。

●当时间电角度t=2400+时，功率开关晶体管BG2截止，功率开关晶体管BG3、BG4导通，即由电源正端→BG3→W→U→BG4→电源负端，进入图6（a）所示转子永磁体转过2400电角度后“换流”后状态。电磁力作用下永磁转子将继续沿逆时针方向旋转。再转过600电角度，又开始“换向”或“换流”，图6（b）为“换流”前状态。

●当时间电角度t=3000+时，功率开关晶体管BG4截止，功率开关晶体管BG3、BG5导通，即由电源正端→BG3→W→V→BG5→电源负端，进入图7（a）所示转子永磁体转过3000电角度后“换流”后状态。电磁力作用下永磁转子将继续沿逆时针方向旋转。再转过600电角度，又开始“换向”或“换流”，图7（b）为“换流”前状态。

●当时间电角度t=3600+时，功率开关晶体管BG3截止，功率开关晶体管BG1、BG5导通，即由电源正端→BG1→U→V→BG5→电源负端，进入图8（a）所示转子永磁体转过4200电角度后“换流”后状态。电磁力作用下永磁转子将继续沿逆时针方向旋转。再转过600电角度，又开始“换向”或“换流”，图8（b）为“换流”前状态。显然，该步骤开始重复初始状态，因此与图1情况完全相同。