【峰岹科技FU5821T开发板试用体验】+单相无刷电机控制原理

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FU6831/61/12控制三相无刷电机，FU5821控制单相无刷电机，这两种电机有什么区别？

无刷直流电动机以电子换相装置代替了有刷直流电动机的机械换向装置，无刷直流电动机的电枢可放置多相绕组，绕组的相数可选一、二、三、四、五……直至十五相，但用得最多的是单相相及三相，五相以上的相数用得较少。但是多相无刷直流电动机驱动控制电路复杂，逆变电路需要的功率器件比较多，这些都导致无刷直流电动机的成本较高。如何降低无刷直流电动机电子开关电路及控制电路的成本，如何尽可能减少所用的电子元件数，从而提高可靠性已成为所关心的问题。

通过减少多相无刷直流电动机的定子绕组相数，可以达到上述目的，最初成功地研制了仅有两相定子绕组的无刷直流电动机，继而提出了单相无刷直流电动机的设想，并在联邦德国制造了样机。单相无刷直流电动机的本体结构和驱动控制电路简单，与常用的三相无刷直流电动机相比，减少了2/3数量的电子元件，不管在成本上或是可靠性上，都有一定的优势，故其在许多领域中得到了广泛应用。在小功率电机应用方面，如电冰箱、洗衣机、电风扇、空调等家用电器，以及汽车附件等领域占据主导地位[4]。

图1-1所示为最早提出的单相永磁无刷直流电动机的基本原理示意图。旋转的永磁转子，在控制绕组上产生感应电势，这个交变的感应电势的正半周控制着开关晶体管的导通，从而有电枢电流在定子电枢绕组上流过。该电流和永磁转子所建立的磁场相互作用产生了不均匀的力矩。图1-1所示的单相永磁无刷直流电动机在静止状态起动不了，存在起动死点问题。图1-2所示的定转子位置为起动死点位置，此时，定转子合成磁势产生的转矩始终等于零，电动机无法实现自起动。

黄其 · 2022-2-14 14:13:41

单相永磁无刷直流电动机基本结构示意图，转子采用凸极结构，定子采用双绕组，极对数，永磁体为径向粘贴结构。定子凸极极靴左右不对称，气隙不均匀，在磁阻力矩的作用下，产生起动角，这样解决了单相永磁无刷直流电动机的起动问题。当转角在范围内，AX绕组通电，转角在范围内，BY绕组通电，在范围内的合成转矩始终大于零，保证单相无刷直流电动机逆时针连续旋转。
为了克服单相无刷直流电动机的起动死点问题，通常采用不均匀气隙结构，但却会导致定位转矩出现较高的尖峰值，直接影响着转矩波动的大小及噪声等。目前单相无刷直流电动机的不均匀气隙结构形式主要包括：阶梯气隙结构，极弧不对称结构，极靴开槽结构，辅助磁极结构，气隙渐变结构，轴向结构等。此外，还有一些新型结构，如均匀及不均匀气隙结合结构等以减小转矩波动。无论转子磁极是平行或径向充磁，气隙渐变结构均具有最小的定位转矩峰值，在一般小功率应用中气隙渐变结构被广泛采用，同时转子磁钢采用粘接铁氧体磁钢，磁负荷很低，定位转矩及转矩波动均较小，电动机运行较为平稳。

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