為了便于分析，我們先討論有刷直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)問題。
圖1．34給出了有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理。在圖1．34(a)中，根據(jù)磁極下電樞電流的分布，由比奧·薩乏定律可知，電樞將按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果改變電樞電流的方向，使其產(chǎn)生的電樞磁場與圖1．34(a)中的方向相反，即轉(zhuǎn)過去180°電角度，如圖1．34(b)所示，則電樞將按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。若保持圖1．34(b)中的電樞電流的方向不變，而把定子磁場旋轉(zhuǎn)180°電角度，如圖l_34(c)所示，則電樞又將按照順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
從上面的分析，可以得出這樣的結(jié)論：對于有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)而言，定轉(zhuǎn)子磁場中，只要有一個(gè)磁場，而且只能有一個(gè)磁場相對其原磁場的方向旋轉(zhuǎn)180°電角度，則電動(dòng)機(jī)就改變其轉(zhuǎn)動(dòng)方向；若定轉(zhuǎn)子磁場同時(shí)旋轉(zhuǎn)180°電角度，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變。所以，在有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)中，改變電源電壓的極性，就可以改變電樞電流的方向，從而改變其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其實(shí)際接線如圖1．35所示。
無刷直流永磁電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)不能通過改變電源電壓的極性來實(shí)現(xiàn)，然而它正反轉(zhuǎn)的原理與有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)是一樣的。圖1 36表示了在旋轉(zhuǎn)過程中，一臺(tái)四相星形無刷直流永磁電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子磁場之間的相互關(guān)系。每相繞組導(dǎo)通角為90°電角度，其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)如圖1．37所示。
在圖1．36中，我們可以看到1)當(dāng)t=tl時(shí)，u相繞組通電，電流方向和轉(zhuǎn)子永磁體的位置如圖1 36(a)中狀態(tài)所示，永磁體轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果此時(shí)換成W相繞組通電，則定子磁場就相對(a)狀態(tài)旋轉(zhuǎn)過180°電角度，如圖1．36(a1)中狀態(tài)所示，永磁體轉(zhuǎn)子便逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
2)當(dāng)t=t3時(shí)，v相繞組通電，永磁體轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1．36(b)中狀態(tài)所示。如果此時(shí)換成x相繞組通電，則定子磁場就相對(b)狀態(tài)旋轉(zhuǎn)過180°電角度，如圖1．36(b′)中狀態(tài)所示，轉(zhuǎn)子便按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
3)當(dāng)t=t3時(shí)，w相繞組通電，永磁體轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1．36(c)中狀態(tài)所示。如果此時(shí)換成u相繞組通電，則定子磁場就相對如圖1．36(c)狀態(tài)旋轉(zhuǎn)過180°電角度，如圖1 36(c′)中狀態(tài)所示，轉(zhuǎn)子便按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
4)當(dāng)t=t4時(shí)，x相繞組通電，永磁體轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1 36(d)中狀態(tài)所示。如果此時(shí)換成V相繞組通電，則定子磁場就相對如圖1．36(d)狀態(tài)旋轉(zhuǎn)過1800電角度，如圖1．36(d′)中狀態(tài)所示，轉(zhuǎn)子便逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
由上面的分析可以看到：當(dāng)無刷直流永磁電動(dòng)機(jī)電樞繞組的通電狀態(tài)按(a) (b)(c)一(d) (a)順序連續(xù)變化時(shí)，永磁體轉(zhuǎn)子便按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；如果電樞繞組的通電狀態(tài)按(a′) (b′) (c′)一(d′)一(a′)順序連續(xù)變化時(shí)，則永磁體轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。比較狀態(tài)(a)和(a′)，(b)和(b′)，(c)和(c′)，(d)和(d′)，可以發(fā)現(xiàn)它們之間的差別僅在于反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的定子磁場與正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的定子磁場之間相差180°電角度。這與有刷直流永磁電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的原理是一致的。
那么，怎樣來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)(a)到(a。)，(b)到(b’)，(c)到(c’)，(d)到(d。)的轉(zhuǎn)換呢?電動(dòng)機(jī)電樞繞組的通電是借助驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其相繞組u，、V、W、x分別與驅(qū)動(dòng)信號(hào)uu、uV、uW一uX一對應(yīng)，我們只要在本應(yīng)是u相繞組通電的轉(zhuǎn)子位置上，不讓u相繞組通電，而讓w相繞組通電，也就是在此刻把驅(qū)動(dòng)信號(hào)UU去驅(qū)動(dòng)w相繞組，使w相繞組通電，便實(shí)現(xiàn)了由狀態(tài)(a)到(a′）的切換。同理，把uv去驅(qū)動(dòng)x相繞組，使x相繞組通電；把uw去驅(qū)動(dòng)u相繞組，使u相繞組通電；把uv去驅(qū)動(dòng)v相繞組，使v相繞組通電。采用接觸式或無接觸式聯(lián)動(dòng)開關(guān)就可以同時(shí)完成(a)到(d)、(b)到(b′)、(c)到(c′)、(d)到(d′)的切換，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)由順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)到逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的變換。圖1-38是它的原理圖，圖中方塊1為聯(lián)動(dòng)開關(guān)。
