为了便于分析,我们先讨论有刷直流电动机的正反转问题。 图1.34给出了有刷直流永磁电动机正反转的原理。在图1.34(a)中,根据磁极下电枢电流的分布,由比奥·萨乏定律可知,电枢将按顺时针方向转动。如果改变电枢电流的方向,使其产生的电枢磁场与图1.34(a)中的方向相反,即转过去180°电角度,如图1.34(b)所示,则电枢将按逆时针方向转动。若保持图1.34(b)中的电枢电流的方向不变,而把定子磁场旋转180°电角度,如图l_34(c)所示,则电枢又将按照顺时针方向转动。
 从上面的分析,可以得出这样的结论:对于有刷直流永磁电动机而言,定转子磁场中,只要有一个磁场,而且只能有一个磁场相对其原磁场的方向旋转180°电角度,则电动机就改变其转动方向;若定转子磁场同时旋转180°电角度,则电动机的转动方向不变。所以,在有刷直流永磁电动机中,改变电源电压的极性,就可以改变电枢电流的方向,从而改变其转动方向,实现正反转,其实际接线如图1.35所示。

无刷直流永磁电动机的正反转不能通过改变电源电压的极性来实现,然而它正反转的原理与有刷直流永磁电动机是一样的。图1 36表示了在旋转过程中,一台四相星形无刷直流永磁电动机定转子磁场之间的相互关系。每相绕组导通角为90°电角度,其相应的驱动信号如图1.37所示。

在图1.36中,我们可以看到1)当t=tl时,u相绕组通电,电流方向和转子永磁体的位置如图1 36(a)中状态所示,永磁体转子按顺时针方向转动。如果此时换成W相绕组通电,则定子磁场就相对(a)状态旋转过180°电角度,如图1.36(a1)中状态所示,永磁体转子便逆时针方向转动。 2)当t=t3时,v相绕组通电,永磁体转子按顺时针方向转动,如图1.36(b)中状态所示。如果此时换成x相绕组通电,则定子磁场就相对(b)状态旋转过180°电角度,如图1.36(b′)中状态所示,转子便按逆时针方向转动。 3)当t=t3时,w相绕组通电,永磁体转子按顺时针方向转动,如图1.36(c)中状态所示。如果此时换成u相绕组通电,则定子磁场就相对如图1.36(c)状态旋转过180°电角度,如图1 36(c′)中状态所示,转子便按逆时针方向转动。 4)当t=t4时,x相绕组通电,永磁体转子按顺时针方向转动,如图1 36(d)中状态所示。如果此时换成V相绕组通电,则定子磁场就相对如图1.36(d)状态旋转过1800电角度,如图1.36(d′)中状态所示,转子便逆时针方向转动。 由上面的分析可以看到:当无刷直流永磁电动机电枢绕组的通电状态按(a) (b)(c)一(d) (a)顺序连续变化时,永磁体转子便按顺时针方向转动;如果电枢绕组的通电状态按(a′) (b′) (c′)一(d′)一(a′)顺序连续变化时,则永磁体转子就按逆时针方向转动。比较状态(a)和(a′),(b)和(b′),(c)和(c′),(d)和(d′),可以发现它们之间的差别仅在于反转电动机的定子磁场与正转电动机的定子磁场之间相差180°电角度。这与有刷直流永磁电动机实现正反转的原理是一致的。 那么,怎样来实现状态(a)到(a。),(b)到(b’),(c)到(c’),(d)到(d。)的转换呢?电动机电枢绕组的通电是借助驱动信号来控制的,当电动机按顺时针方向转动时,其相绕组u,、V、W、x分别与驱动信号uu、uV、uW一uX一对应,我们只要在本应是u相绕组通电的转子位置上,不让u相绕组通电,而让w相绕组通电,也就是在此刻把驱动信号UU去驱动w相绕组,使w相绕组通电,便实现了由状态(a)到(a′)的切换。同理,把uv去驱动x相绕组,使x相绕组通电;把uw去驱动u相绕组,使u相绕组通电;把uv去驱动v相绕组,使v相绕组通电。采用接触式或无接触式联动开关就可以同时完成(a)到(d)、(b)到(b′)、(c)到(c′)、(d)到(d′)的切换,从而实现了电动机由顺时针方向转动到逆时针方向转动的变换。图1-38是它的原理图,图中方块1为联动开关。

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