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系統組成及特點
高壓無刷直流電動機 作為一種通用型的高壓無刷電機

與其控制器的研製 及其控制器，在保證其功能和可靠
性的前提下，系統應盡可能的簡單
和低成本，以提升市場競爭力 [2]。

有鑒於此，高壓無刷電機採用組合
■ 文 / 臺灣精密齒輪工業股份有限公司 楊垂恭
定子鐵心結構，變壓器式繞線組，
轉子主磁極採用稀土永磁材料釹鐵
中空軸無刷電機應用於晶圓清洗機 - 旋乾機設備，瞭解功率 1.5 kW 高壓無刷直流電動機及 硼製成，為 10 極 /12 槽配合，電機內 圖 1 控制系統組成框圖。

其控制器的系統組成，討論了無刷電機及其控制器設計中一些特點，給出了 1.5 kW 高壓無刷直 置霍爾位置感測器。控制器由單相交流電源供電，三相全控橋式逆變主電路，選用功率
流電動機及其控制器的部分試驗結果並進行了分析。 MOSFET 開關管，以無刷電機專用控制晶片構成控制電路，通過測速元件構成閉環系統，外置

起動電路，控制系統組成框圖如圖 1 所示。
無刷直流電動機（以下簡稱無刷電機）具有直流電動機良好的起動、調速和控制性能，但它
的定子結構與交流電機相同，轉子結構更為簡單，電機本體和控制器製造成本相對較低，是一 該系統有二個主要特點：
種高性價比的驅動電機，受到人們的普遍關注。目前廣泛使用的無刷電機大都屬於低電壓、小
2.1 無刷電機採用組合定子鐵心結構 [3] 所謂組合定子鐵心結構，是指定子鐵心由若干個小
功率範疇，然而工程上對高壓、大功率通用無刷電機的需求日益迫切。高壓無刷電機可以代替
T 型片（即帶一段軛的齒，小 T 形片數等於齒 / 槽數）拚接而成，如 1.5 kW 高壓無刷電機由 12
現有有刷直流電動機，或交流電動機及其變頻器，應用領域極為廣泛，如小型傳送帶、進給設備、
個小 T 形片拼成一個整圓鐵心，如圖 2 所示。
包裝機械、風機、水泵等，市場前景看好。

隨著電壓和功率等級的提高，高壓無刷電機及其控制器面臨一些新的技術問題，如無刷電機
的起動問題、控制器的過電壓和過流保護以及抗幹擾問題、霍爾位置感測器的位置校準問題等
等。在低電壓、小功率無刷電機中，上述問題或已經很好解決，或顯得並不十分突出，但在高壓

無刷電機及其控制器中卻都是亟待解決的重要問題。

在深入研究的基礎上，我們研製出了一種通用型 1.5 kW 高壓無刷電機及其控制器。表 1 給

出了 1.5 kW 高壓無刷電機及其控制器的一些主要指標 [1]。
圖 2 組合定子鐵心結構。 圖 3 8 極 / 12 槽電機一相電動勢波形。
表 1 1.5 kW 高壓無刷直流電動機及其控制器的一些主要技術指標
本系統能夠實現無刷電機的起
採用這種定子鐵心結構的好處是多方面的。首先，組合定子鐵心可以大大提高矽鋼片材料的
停、平滑調速、制動、正反轉、過流
利用率，甚至可以用大電機沖片後的邊角料進行沖片，降低無刷電機鐵心的材料成本；第二，
保護、過熱保護、恒電流起動等功
組合定子鐵心齒上繞制的是變壓器式繞線組，或稱集中式繞線組，這種繞線組可以用機器繞線，
能，並具有運行可靠、集成度高、操
取代採用分佈繞線組時的人工下線，降低電機製造的人工成本；第三，可實現“少槽多極”結
作簡便、保護功能完善、電機功率
構，如本文高壓無刷電機採用 10 極 /12 槽，這對於增大電磁的轉矩以及降低轉子轉矩脈動是十
密度高以及調速範圍寬，低速轉矩
分有利的；第四，組合定子鐵心的變壓器式繞線組為一種整距式繞線組，通過合理的磁路設計，
脈動小，正、反轉對稱性好，系統效
可以得到比較理想的平頂反電動勢波形，圖 3 為 1.5 kW 高壓無刷電機 (10 極 /12 槽 ) 一相反電
率高等優點，完全達到了設計要求。
動勢的實測波形，可見，反電動勢波形平頂部分比較寬，約 80 電角度，而且比較平滑。
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