1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了現(xiàn)代電機(jī)的基本理論基礎(chǔ)。從19世紀(jì)40年代研制成功第一臺(tái)直流電機(jī)，經(jīng)過(guò)大約17年的時(shí)間，直流電機(jī)技術(shù)才趨于成熟。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)直流電機(jī)的要求也就越來(lái)越高，有接觸的機(jī)械換向裝置限制了有刷直流電機(jī)在許多場(chǎng)合中的應(yīng)用。為了取代有刷直流電機(jī)的電刷－換向器結(jié)構(gòu)的機(jī)械接觸裝置，人們?cè)鴮?duì)此作過(guò)長(zhǎng)期的探索。1915年，美國(guó)人Langnall發(fā)明了帶控制柵極的汞弧整流器，制成了由直流變交流的逆變裝置。20世紀(jì)30年代，有人提出用離子裝置實(shí)現(xiàn)電機(jī)的定子繞組按轉(zhuǎn)子位置換接的所謂換向器電機(jī)，但此種電機(jī)由于可靠性差、效率低、整個(gè)裝置笨重又復(fù)雜而無(wú)實(shí)用價(jià)值。

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來(lái)了電力半導(dǎo)體技術(shù)的飛躍。開(kāi)關(guān)型晶體管的研制成功，為創(chuàng)造新型直流電機(jī)——無(wú)刷直流電機(jī)帶來(lái)了生機(jī)。1955年，美國(guó)人Harrison首次提出了用晶體管換相線路代替電機(jī)電刷接觸的思想，這就是無(wú)刷直流電機(jī)的雛形。它由功率放大部分、信號(hào)檢測(cè)部分、磁極體和晶體管開(kāi)關(guān)電路等組成，其工作原理是當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在信號(hào)繞組中感應(yīng)出周期性的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)，此信號(hào)電動(dòng)勢(shì)分別使晶體管輪流導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)換相。問(wèn)題在于，首先，當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)繞組內(nèi)不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，晶體管無(wú)偏置，功率繞組也就無(wú)法饋電，所以這種無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；其次，由于信號(hào)電動(dòng)勢(shì)的前沿陡度不大，晶體管的功耗大。為了克服這些弊病，人們采用了離心裝置的換向器，或采用在定子上放置輔助磁鋼的方法來(lái)保證電機(jī)可靠地起動(dòng)。但前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而后者需要附加的起動(dòng)脈沖。其后，經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)和不斷的實(shí)踐，人們終于找到了用位置傳感器和電子換相線路來(lái)代替有刷直流電機(jī)的機(jī)械換向裝置，從而為直流電機(jī)的發(fā)展開(kāi)辟了新的途徑。⒛世紀(jì)60年代初期，接近開(kāi)關(guān)式位置傳感器、電磁諧振式位置傳感器和高頻耦合式位置傳感器相繼問(wèn)世，之后又出現(xiàn)了磁電耦合式和光電式位置傳感器。半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，使人們對(duì)1879年美國(guó)人霍爾發(fā)現(xiàn)的霍爾效應(yīng)再次發(fā)生興趣，經(jīng)過(guò)多年的努力，終于在1962年試制成功了借助霍爾元件（霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器）來(lái)實(shí)現(xiàn)換相的無(wú)刷直流電機(jī)。在⒛世紀(jì)70年代初期，又試制成功了借助比霍爾元件的靈敏度高千倍左右的磁敏二極管實(shí)現(xiàn)換相的無(wú)刷直流電機(jī)。在試制各種類(lèi)型的位置傳感器的同時(shí)，人們?cè)噲D尋求一種沒(méi)有附加位置傳感器結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)。1968年，德國(guó)人W·Mieslinger提出采用電容移相實(shí)現(xiàn)換相的新方法。在此基礎(chǔ)上，德國(guó)人R·Hanitsch試制成功借助數(shù)字式環(huán)形分配器和過(guò)零鑒別器的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)換相的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)。

無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)

無(wú)刷直流電機(jī)按照工作特性，可以分為兩大類(lèi)：

1．具有直流電機(jī)特性的無(wú)刷直流電機(jī)

反電動(dòng)勢(shì)波形和供電電流波形都是矩形波的電機(jī)，稱(chēng)為矩形波同步電機(jī)，又稱(chēng)無(wú)刷直流電機(jī)。這類(lèi)電機(jī)由直流電源供電，借助位置傳感器來(lái)檢測(cè)主轉(zhuǎn)子的位置，由所檢測(cè)出的信號(hào)去觸發(fā)相應(yīng)的電子換相線路以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式換相。顯然，這種無(wú)刷直流電機(jī)具有有刷直流電機(jī)的各種運(yùn)行特性。

2．具有交流電機(jī)特性的無(wú)刷直流電機(jī)

反電動(dòng)勢(shì)波形和供電電流波形都是正弦波的電機(jī)，稱(chēng)為正弦波同步電機(jī)。這類(lèi)電機(jī)也由直流電源供電，但通過(guò)逆變器將直流電變換成交流電，然后去驅(qū)動(dòng)一般的同步電機(jī)。因此，它們具有同步電機(jī)的各種運(yùn)行特性。

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