馬達｜基礎篇

三相無刷馬達 三相全波無刷馬達的旋轉原理

2025.02.07

重點

・三相全波無刷馬達透過三個線圈的電流流入和流出，使磁場發生變化，從而使三相全波無刷馬達的轉子旋轉。

繼上一篇文章的三相全波無刷馬達外觀和三相全波無刷馬達結構之後，本文將介紹三相全波無刷馬達的旋轉原理。

三相全波無刷馬達的旋轉原理

下面將按照步驟①～⑥來說明無刷馬達的旋轉原理。為了易於理解，這裡將永磁體從圓形簡化成了矩形。

三相全波無刷馬達的旋轉原理①~③

①

在三相線圈中，設線圈1固定在時脈的12點鐘方向上，線圈2固定在時脈的4點鐘方向上，線圈3固定在時脈的8點鐘方向上。設2極永磁體的N極在左側，S極在右側，並且可以旋轉。

使電流Io流入線圈1，以在線圈外側產生S極磁場。使Io/2電流從線圈2和線圈3流出，以在線圈外側產生N極磁場。

在對線圈2和線圈3的磁場進行向量合成時，向下產生N極磁場，該磁場是電流Io透過一個線圈時所產生磁場的0.5倍大小，與線圈1的磁場相加變為1.5倍。這會產生一個相對於永磁體成90°角的合成磁場，因此可以產生最大扭矩，永磁體順時針旋轉。

當根據旋轉位置減小線圈2的電流並增加線圈3的電流時，合成磁場也順時針旋轉，永磁體也繼續旋轉。

②

在旋轉了30°的狀態下，電流Io流入線圈1，使線圈2中的電流為零，使電流Io從線圈3流出。

線圈1的外側變為S極，線圈3的外側變為N極。當向量合成時，產生的磁場是電流Io透過一個線圈時所產生磁場的√3（≈1.72）倍。這也會產生相對於永磁體的磁場成90°角的合成磁場，並順時針旋轉。

當根據旋轉位置減小線圈1的流入電流Io、使線圈2的流入電流從零開始增加、並使線圈3的流出電流增加到Io時，合成磁場也順時針旋轉，永磁體也繼續旋轉。

※假設各相電流均為正弦波形，則此處的電流值為Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2。透過磁場的向量合成，得到總磁場大小為一個線圈所產生磁場的(√3⁄2)2×2=1.5倍。當各相電流均為正弦波時，無論永磁體的位置在哪，向量合成磁場的大小均為一個線圈所產生磁場的1.5倍，並且磁場相對於永磁體的磁場成90°角。

③

在繼續旋轉了30°的狀態下，電流Io/2流入線圈1，電流Io/2流入線圈2，電流Io從線圈3流出。

線圈1的外側變為S極，線圈2的外側也變為S極，線圈3的外側變為N極。當向量合成時，產生的磁場是電流Io流過一個線圈時所產生磁場的1.5倍（與①相同）。這裡也會產生相對於永磁體的磁場成90°角的合成磁場，並順時針旋轉。

三相全波無刷馬達的旋轉原理④~⑥

④～⑥

以①～③相同的方式旋轉。

這樣，如果不斷根據永磁體的位置依次切換流入線圈的電流，則永磁體將沿固定方向旋轉。同樣，如果使電流反向流動並使合成磁場方向相反，則會逆時針旋轉。

下圖連續顯示了上述①～⑥每個步驟的每個線圈的電流。透過以上介紹，應該可以理解電流變化與旋轉之間的關係了。

①～⑥每個步驟的每個線圈的電流

【下載資料】 三相全波無刷直流馬達及其驅動方法基礎

三相全波無刷直流馬達由於沒有電刷，具有低噪音和長壽命的優點。本手冊提供了三相全波無刷直流馬達的基礎知識， 解釋了其結構、工作原理、位置檢測和驅動方法。

三相全波無刷馬達的旋轉原理
下載

    馬達

    基礎篇