中国新能源汽车目前正处于产业化发展的前夜，由研发向真正的产业化迈进的过渡期。２０１２年以来，中国新能源汽车产业发展加速，最新新能源汽车政策也是密集出台：　３月５日，科技部出台了《电动汽车科技发展＂十二五＂专项规划》，对＂十二五＂期间电动汽车的发展方向提供了指导；３月７日，三部委发布《通知》，对新能源汽车免车船税；４月１８日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，研究部署今年政府信息公开重点工作，讨论通过《节能与新能源汽车产业发展规划（２０１２－２０２０年）》，规划的通过，对新能源汽车的中长期发展具有重要意义；５月１６日国务院常务会议研究通过促进节能产品消费的政策措施，其中安排６０亿元支持推广１．６升及以下排量节能汽车。

《节能与新能源汽车产业发展规划（２０１２－２０２０年）》由国务院发布实施，该规划将包括一系列产业扶持政策：在新能源汽车方面，２０１１－２０２０年，购买纯电动汽车、插电式混合动力汽车将免征车辆购置税；在节能汽车方面，２０１１－２０１５年，中重度混合动力汽车减半征收车辆购置税、消费税和车船税。规划明确了纯电动汽车仍是我国新能源汽车发展的主要战略取向，工作重点从前期技术研发和示范运行转变到现阶段产业化建设。同时，政府部门将会采取更加务实的做法，会更加注重市场的作用，加大力度扶持技术较为成熟的混合动力汽车。财政部已明确表示新能源汽车将成为今年下半年节能减排工作重点，并强调了新能源汽车在公务、物流、租赁等行业的使用，取消车牌拍卖、摇号、限行等限制措施，出台停车费、电价、道路通行费等扶持政策，加快充电站等基础设施建设步伐。

汽车和房地产两大行业，一直以来都是国内经济发展的重要产业，我国汽车工业在国民经济中的地位也在不断提升，数据显示，２００８年，汽车工业总产值占ＧＤＰ的比重已超过８％，接近房地产行业比重。此次系列政策的出台和即将出台，具体包括２０１１－２０２０年，购买纯电动汽车、插电式混合动力汽车将免征车辆购置税；２０１１－２０１５年，中强混合动力汽车减半征收车辆购置税、消费税和车船税；２０１１－２０２０年，企业销售新能源汽车及其关键零部件的增值税税率调整为１３％等。

一系列动作表明，国家在鼓励汽车企业生产、销售新能源车上的决心是坚定不移的。业内人士分析：一系列产业扶持政策出台，无疑是对汽车工业发展打了一剂强心针，政策的组合拳出击必将带动汽车及其相关产业的转型与发展，未来一段时间，国内新能源汽车行业或将迎来新一轮增长期。

直流无刷汽车水泵的出现和应用，是汽车水泵技术的一次革命，一百多年以来汽车水泵一直是使用机械水泵和有刷电动水泵。随着汽车性能向着更安全，更可靠，更稳定，全自动智能化及环保节能的方向发展，新能源汽车的开发使用，汽车上电子产品器件使用越来越多，性能要求不断的提高，为减少相互干扰，特别是电磁传导干扰和电磁辐射干扰，原有的机械水泵和有刷电动水泵就明显的不再适用；据世界安全组织权威部检测统计。

机动汽车对人类造成人身安全和财产损失之各超过其各类事故之和，汽车的性能，汽车的自动化，智能化，汽车的人脑化的发展以是必能的方向；要做到这些，汽车的传动及动力部必须要用无刷电机，无刷水泵。只有使机械水泵，直流无刷水泵，有刷电动水泵的工作原理没什么区别，只是汽车机械水泵驱动动力是由汽车发动机直接通过皮带连接传递给机械水泵的转轴上，也有通过曲轴或齿轮传动连接。也就是说机械水泵自身没有动力源，而无刷直流水泵和有刷电动水泵工作过程和原理都是一样的，都有一个单独的动力来源，直流无刷汽车水泵，其动力源是无刷电机，有刷电动水泵是有刷电机。

直流无刷汽车水泵主要用于：电动汽车，燃油汽车，电动摩托车，房车等。

１．用途：汽车发动机散热循环泵，汽油加压泵，机油潤滑循环泵，汽车空调泵，汽车玻璃喷水泵。

２．优点：直流无刷汽车水泵无电磁干扰，而且高效环保（在同等扬程和流量情况下，无刷水泵的功耗是有刷水泵的三分之二，是机械水泵的三分之一），无级自动调速。

（１）．汽车发动机循环散热水泵：是一款专用于汽车发动机循环散热和汽车

冷态（汽车在冬天零下４０度以下时）下起动的直流无刷离心式水泵。

（２）．汽油加压泵，机油润滑循环泵　：有自吸功能的直流无刷水泵，喷出压

力可达到３ＫＧ以上，使汽油形成雾状。

（３）．汽车空调泵：是一款用于汽车空调内循环的离心式直流无刷水泵。

（４）．汽车玻璃喷水泵：是一款高压力（１ＫＧ以上）低流量（３．５Ｌ／ＭＩＮ）直流无刷离心式水泵。

汽车直流无刷水泵水泵工作结构

（一）；水泵的分类

根据驱动方式的不同，水泵一般分为机械水泵（图１）和电动水泵（图２）。

目前大多数发动机采用机械水泵，在一些新开发的技术含量较高的发动机上已经

使用了电动水泵，例如宝马６系（Ｅ６３）搭载的发动机。

（１）机械水泵　机械水泵由发动机曲轴通过传动胶带驱动，它的转速和发

动机的转速成正比。机械水泵的工作方式有优点也有缺点。当发动机在高速大负

荷工况下工作时，发动机产生的热量多，水泵的高转速使冷却液的循环流量增大，

这样正好能够提高发动机的冷却能力；当发动机在低速大负荷工况下工作时，例

如牵引其他车辆或开空调，此时发动机的转速低导致水泵的转速也低，这样就降

低了发动机的冷却能力。

（２）电动水泵；电动水泵又无刷电动水泵和有刷电动水泵之分；电动水泵

由发动机控制单元通过电流控制，它不受当时发动机转速的影响，可以根据发动

机的实际冷却需要灵活工作。由于电动水泵消耗的发动机功率非常少，因此采用

电动水泵后，发动机的燃油消耗量可以有所降低。

（二）；水泵的结构

１．无刷直流汽车水泵的结构

汽车上使用的水泵比一般水泵在结构和性能要求比较高；汽车水泵的工作环境比较差，要做到能防振，防潮，耐热，特别对水泵的稳定性，可靠性都有更高的要求。

无刷直流离心水泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的磁转子，转子中间有直接注塑成型的轴套，轴套是高耐性能磨石墨固定在转子体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，定子与转子之间是一个空腔，水泵泵体腔与电机转子腔连通，电机转子腔与电机定子及电机控制完全隔离，转轴是用高光滑，有高强度的氧化锆精加工而成，轴将电机与泵体连成一体，无需配以传统的机械轴封，因而是完全密封而又防漏电机的扭力是通过矽钢片（定子）上的线圈通电后产生磁场带动永磁磁铁（转子）工作运转。　对磁体进行ｎ　（ｎ为偶数）　级充磁使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。

当定子线圈产生的磁极与磁铁的磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝０，此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝２π／ｎ，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转；无刷水泵叶轮的驱动力是无刷电机。

无刷直流水泵通过电子换向，无需使用碳刷，磁体转子和定子矽钢片都有多级磁场，当磁体转子相对定子旋转一个角度后会自动改变磁极方向，使转子始终保持同级排斥，从而使无刷直流磁力隔离泵有较高的转速和效率，无刷直流离心汽车水泵的定子与转子完全隔离，完全避免了传统的电机式无刷直流水泵存在的液体泄漏问题。而且可以完全潜水使用并且完全防水，有效的提高了泵的使用寿命及性能，所以无刷不需要水泵轴承用润滑脂润滑，也没有密封垫和油封。

有刷直流汽车水泵，支撑水泵轴的轴承用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。水泵防止泄漏的密封措施有水封和密封垫。水封动密封环与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间，水封静密封座紧紧的靠在水泵的壳体上，从而达到密封冷却液的目的。　

有刷直流离心水泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的转子，转子中间有直接注塑成型的轴套，通过高性能陶瓷轴固定在壳体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，定子与转子之间有一层薄壁隔离，无需配以传统的机械轴封，因而是完全密封。电机的扭力是通过矽钢片（定子）上的线圈通电后产生磁场带动永磁磁铁（转子）工作运转。其电磁工作原理与无刷水泵电机是一样的。总而言之：无刷水泵电电子换相；有刷水泵电机是机械换相；有刷水泵叶轮的驱动力是有刷电机。

汽车水泵工作的最终目的是把汽车上受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下正常工作。接通电源水泵运转工作带动叶轮转动，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水道或水管流出。

叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力降低，水箱中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管被吸入叶轮中，实现冷却液的往复循环。有刷水泵，支撑有刷水泵轴的轴承用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。水泵防止泄漏的密封措施有水封和密封垫。水封动密封环与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间，水封静密封座紧紧的靠在水泵的壳体上，从而达到密封冷却液的目的。　

水泵壳体通过密封垫与发动机相连，并支撑着轴承等运动部件。水泵壳体上还有泄水孔，位于水封与轴承之间。一旦有冷却液漏过水封，可从泄水孔泄出，已防止冷却液进入轴承腔，而破坏轴承润滑及部件锈蚀。

如果发动机停止后仍有冷却液漏出，则表明水封已经损坏；而无刷水泵，由于设计结构及生产工艺不同；无碳刷磨损，水泵泵体与电机为一整体，所以就不存在以上的密封和防漏的情况。　

水泵叶轮的转动的动力是电动机，电机是水泵的动力核心，直流无刷水泵，是以直流无刷电机为动力，从而实现将机械能转化为液压能；水泵是发动机冷却系统的重要部件，它的作用是泵送冷却液，使冷却液在发动机的冷却水道内快速流动，以带走发动机工作时产生的热量，保持发动机正常工作温度。叶轮是水泵工作的核心，叶轮本身的运动很简单，只是和磁转子一起旋转。

但由于叶片的作用，叶轮中液体的运动是很复杂的；一方面随叶轮旋转作牵连运动，一方面在叶片的驱驶下不断地从旋转着的叶轮中甩出，即相对叶轮的运动。因此叶轮的外径大小，叶轮叶片的高低及角度，以及与水泵壳体的间隙，直接影响着水泵的性能，汽车水泵　主要是汽车冷却系统强制循环的主要部件，在汽车发动机的缸体里，有条多供冷却水循环的水道，与置于汽车前部的散热器（俗称水箱）通过水管相连接，构成一个大的水循环系统，在发动机的上出水口，装有一个水泵，通过风扇皮带来带动，把发动机缸体水道内的热水泵出，把冷水泵入。

在水泵的旁边还有一个节温器，汽车刚发动时（冷车）时，不打开，使冷却水不经过水箱，只在发动机内循环（俗称小循环），待发动机的温度达到８０度以上时，就打开，发动机内的热水被泵入水箱，汽车前行时的冷风吹过水箱，带走热量，大致上是这样工作的。

直流无刷水泵与直流有刷水泵的优缺点比较　

（一）直流无刷水泵电机有什么特点？

优点：　

１）　电子换相来代替传统的机械换相，性能可靠、永无磨损（无

电火花产生）、故障率低，寿命比有刷电机提高了很多倍（一般可连

续工作２００００小时以上，无刷直流水泵代表了直流水泵的发展方向；　

２）　属静态电机，空载电流小；　

３）　效率高；　

４）　体积小

５）．节能环保，无污染，

６）．噪音小　

缺点：　

１）　低速起动时有轻微振动，如速度加大换相频率增大，就感觉

不到振动现象了；　

２）　价格高，控制器要求高；　

３）　易形成共振，因为任何一件东西都有一个固有振动频率，如果无刷电机的振动频率与车架或塑料件的振动频率相同或接近时就容易形成共振现象，但可以通过调整将共振现象减小到最小程度。所以采用无刷电机驱动的电动车有时会发出一种嗡嗡的声音是一种正

常的现象。　

直流有刷水泵电机有什么优缺点？

优点：　

１）　变速平稳，几乎感觉不到振动；　

２）　温升低，可靠性好；　

３）　价格低，所以被较多厂家选用。　

缺点：　

１）　碳刷易磨损（有电火花产生和碳刷粉尘污染），碳刷更换较

为麻烦，寿命短（一般连续运行在５００－１０００小时）；　

２）　运行电流大，电机磁钢易退磁，降低了电机与电池的作用寿

命。

３） 　　不环保（碳刷粉尘污染），有电火花产生，有闪络

汽车冷却系的工作原理

（一）、冷却系的功用：

把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

（二）、冷却系的形式：

冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷。

风冷系是把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置。

水冷系是把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置。

由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上

广泛采用的是水冷系。

发动机正常工作时，水冷却系中的冷却水温度应保持在８０度～９０度范围内。

（三）、水冷却系组成及工作过程：

１、水冷系大都是由散热器、水泵、风扇、冷却水套和温度调节装置等组成。

（如下图所示）

２、冷却液的走向（如下表）

３、工作过程：水泵强制冷却水循环，冷却水在水套内吸收热量后，流经散

热器，将热量散发到空气中，然后再流入水套。如此循环，以保证发动机在最佳

温度下工作。水冷却系的组成如右图所

示。　

（四）、水冷却系的主要部件

１、水泵

１）功用：是对冷却水加压，使冷却水循环流动。车用发动机多采用离心式水泵。

２）安装位置：水泵用螺栓固定在发动机前端面上。通过皮带与曲轴带轮相连。

３）组成：　主要由泵壳、泵盖、叶轮、水泵轴、轴承、油封等组成。

工作过程：当叶轮旋转时，水泵中的水被叶轮带动一起旋转，在离心力作用

下，水被甩向叶轮边缘，然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机

水套内。与此同时，叶轮中心处的压力降低，散热器中的水便经进水管被吸进叶

轮中心部分。如此连续的作用，使冷却水在水路中不断地循环。

２、风扇

１）功用　提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果，加速水的冷却。

２）安装位置：通常安排在散热器后面，并与水泵同轴。与水泵一起转动。

３）形式　车用发动机的风扇有两种形式，轴流式和离心式。

轴流式风扇所产生的风，其流向与风扇轴平行；离心式风扇所产生的风，其

流向为径向。轴流式风扇效率高，风量大，结构简单，布置方便。因而在车用发

动机上得到了广泛的应用。

３、散热器

１）功用　增大散热面积，加速水的冷却。为了将散热器传出的热量尽快带

走在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。

２）安装位置　大多安装在发动机及风扇的前方。

３）结构　散热器又称为水箱，由上贮水室、散热器芯和下贮水室等组成。

散热器上贮水室顶部有加水口，平时用散热器盖盖住，冷却水即由此注入整

个冷却系。在上、下贮水室分别装有进水管和出水管，分别用橡胶软管和气缸盖

的出水管和水泵的进水管相连。由发动机气缸盖上出水管流出的温度较高的热水

经过进水软管进入上贮水室，经冷却管得到冷却后流入下贮水室，由出水管流出

被吸入水泵。在散热器下贮水室的出水管上还有一个放水阀。

散热器芯由许多冷却水管和散热片组成，对于散热器芯应该有尽可能大的散热面

积，采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样，

常用的有管片式和管带式两种。

４、节温器

１）功用　改变冷却水的循环路线及流量，自动调节冷却强度，使冷却水温

度经常保持在８０度～９０度。

２）安装位置　装在冷却水循环的通路中，一般装在气缸盖的出水口。

３）形式　分为蜡式和折叠式

蜡式节温器　在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡，为提高导热性，石

蜡中常掺有铜粉或铝粉。常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。这时阀门关闭

通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套

中，进行小循环。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫

使橡胶管收缩，从而对反推杆上端头产生向上的推力。由于反推杆上端固定，故

反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，阀门开启，当发动机水温达到８０℃

以上时，阀门全开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。

一汽奥迪１００型轿车和ＣＡ１０９１型货车均采用蜡式节温器。

折叠式节温器　由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒（用黄铜制成），内装有

易于挥发的乙醚。主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起上下移动。膨胀筒内液体的

蒸气压力随着周围温度的变化而变化，故圆筒高度也随温度而变化。当发动机在

正常热状态下工作时，即水温高于８０℃，冷却水应全部流经散热器，形成大循

环。此时节温器的主阀门完全开启，而侧阀门将旁通孔完全关闭；当冷却水温低

于７０℃时，膨胀筒内的蒸汽压力很小，使圆筒收缩到最小高度。主阀门压在阀

座上，即主阀门关闭，同时侧阀门打开，此时切断了由发动机水套通向散热器的

水路，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水

套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发

动机过冷，并使发动机迅速而均匀地热起来；当发动机的冷却水温在７０～８０℃

范围内，主阀门和侧阀门处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部

分水进行小循环。

４）工作原理　当冷却水温度低于７６度时，节温器主阀门关闭，副阀门开启

冷却水在水泵与水套之间小范围内循环，促使水温迅速上升。当水温高于８６度

时，节温器主阀门全开，副阀门全关，冷却水全部流经散热器进行水的大循环，

使发动机保持正常工作温度。

直流无刷电动机工作原理与控制方法，由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，故在当今国民经济各领域应用日益普及。

一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。其主要类型有同步电动机、异步电动机和直流电动机三种。由于传统的直流电动机均采用电刷以机械方法进行换向，因而存在相对的机械摩擦，由此带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等弱点，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大限制了它的应用范围，致使目前工农业生产上大多数均采用三相异步电动机。

针对上述传统直流电动机的弊病，早在上世纪３０年代就有人开始研制以电子换向代替电刷机械换向的直流无刷电动机。经过了几十年的努力，直至上世纪６０年代初终于实现了这一愿望。上世纪７０年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件，如ＧＴＲ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＩＰＭ等相继出现，以及高性能永磁材料的问世，均为直流无刷电动机的广泛应用奠定了坚实的基础。

三相直流无刷电动机的基本组成

直流无刷永磁电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（２ｐ＝２，４，…）三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结，Ａ、Ｂ、Ｃ相绕组分别与功率开关管Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３相接。位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联结。

当定子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各项绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。

三只光电器件ＶＰ１、ＶＰ２和ＶＰ３的安装位置各相差１２０度，均匀分布在电动机一端。借助安装在电动机轴上的旋转遮光板的作用，使从光源射来的光线一次照射在各个光电器件上，并依照某一光电器件是否被照射到光线来判断转子磁极的位置。

从而使功率晶体Ｖ１呈导通状态，电流流入绕组Ａ－Ａ’，该绕组电流同转子磁极作用后所产生的转矩使转子的磁极按图３中箭头方向转动。当转子磁极转到图３　ｂ）所示的位置时，直接装在转子轴上的旋转遮光板亦跟着同步转动，并遮住ＶＰ１而使ＶＰ２受光照射，从而使晶体管Ｖ１截至，晶体管Ｖ２导通，电流从绕组Ａ－Ａ’断开而流入绕组Ｂ－Ｂ’，使得转子磁极继续朝箭头方向转动。当转子磁极转到图３　ｃ）所示的位置时，此时旋转遮光板已经遮住ＶＰ２，使ＶＰ３被光照射，导致晶体管Ｖ２截至、晶体管Ｖ３导通，因而电流流入绕组Ｃ－Ｃ’，于是驱动转子磁极继续朝顺时针方向

磁敏式位置传感器是指它的某些电参数按一定规律随周围磁场变化的半导体敏感元件。其基本原理为霍尔效应和磁阻效应。常见的磁敏传感器有霍尔元件或霍尔集成电路、磁敏电阻

直流无刷电动机工作原理与控制方法

研究结果表明，在半导体薄片上产生的霍尔电动势Ｅ可用下式表示：　

式中ＲＨ　——霍尔系数（　）；

ＩＨ——控制电流（Ａ）；

Ｂ——磁感应强度（Ｔ）；

ｄ——薄片厚度（ｍ）；

ｐ——材料电阻率（Ω＊ｓ）；

ｕ——材料迁移率（　）；

若在上式中各常数用ＫＨ表示，则有Ｅ＝ＫＨＩＨＢ

霍尔元件产生的电动势很低，直接应用很不方便，实际应用时采用霍尔集成电路。霍尔元件输出电压的极性随磁场方向的变化而变化，直流无刷电动机的位置传感器选用开关型霍

尔集成电路。磁阻效应是指元件的电阻值随磁感应强度而变化，根据磁阻效应制成的传感器叫磁阻电阻。

三相直流无刷电动机的运行特性

要十分精确地分析直流无刷电动机的运行特性，是很困难的。一般工程应用中均作如下

假定：

（１）电动机的气隙磁感应强度沿气隙按正弦分布。

（２）绕组通电时，该电流所产生的磁通对气隙所产生的影响忽略不计。

（３）控制电路在开关状态下工作，功率晶体管压降　为恒值。

（４）各绕组对称，其对应的电路完全一致，相应的电气时间常数忽略不计。

（５）位置传感器等控制电路的功耗忽略不计。

就是说某一相通以不变的直流后，它和转子磁场作用所产生的转矩也将随转子位置的不同而按正弦规律变化，它对外负载讲，所得的电动机的平均转矩为零。但在直流无刷电动机三相半控电路的工作情况下，每相绕组中通过１／３周期的矩形波电流。该电流和转子磁场作用所产生的转矩也只是正弦转矩曲线上相当于１／３周期的一段，且这一段曲线与绕组开始通电时的转子相对位置有关。

显然ａ所示的瞬间导通晶体管，则可产生最大的平均转矩。因为在这种情况下，绕组通电１２０度的时间里，载流导体正好处在比较强的气隙磁场中。所以它所产生的转动脉动最小，平均值较大。习惯上把这一点选作晶体管开始导通的基准点，定为　。在　＝０度的情况下，电动机三相绕组轮流通电时所产生的总转矩如图６ｂ　所示。

如若晶体管的导通时间提前或滞后，则均将导致转矩的脉动值增加，平均值减小。当　＝３０度时，电动机的瞬时转矩过零点，这就是说，当转子转到某几个位置时，电动机产生的转矩为零，电动机起动时会产生死点。当　≥３０度后，电动机转矩的瞬时值将出现负值，则总输出转矩的平均值更小。因此，在三相半控的情况下，特别是在起动时，　不宜大于３０度，而在直流无刷电动机正常运行时，总是尽力把　角调整到０度，使电动机产生的平均转矩最大。

同理可按下式求得感生电动势的平均值　：　从上面的平均转矩和平均反电动势，便可求得直流无刷电动机稳定运行时的电压平衡方程式，为此首先定义反电动势系数和转矩系数：对于某个具体的电动机，它们为常数。当然，其大小同主回路的接法以及功率晶

三相半控电路结构简单，但电动机本体的利用率很低，每个绕组只通电１／３周期，没有在该电路中，电动机的三相绕组为Ｙ联结。如采用两两通电方式，当电流从功率管ＶＦ１和ＶＦ２导通时，电流从ＶＦ１流入Ａ相绕组，再从Ｃ相绕组经ＶＦ２流回到电源。如果认定流入绕组的电流所产生的转矩为正，那么从绕组所产生的转矩为负，他们合成的转矩大小为　，方向在Ｔａ和－Ｔｃ角平分线上。当电动机转过６０度后，由ＶＦ１ＶＦ２通电换成ＶＦ２ＶＦ３通电。这时，电流从ＶＦ３流入Ｂ相绕组，再从Ｃ相绕组流出经ＶＦ２回到电源，此时合成的转矩大小同样为　。

但合成转矩Ｔ的方向转过了６０度电角度。而后每次换相一个功率管，合成转矩矢量方向就随着转过６０度电角度。所以，采用三相Ｙ联结全控电路两两换相方式，合成转矩增加了　倍。每隔６０度电角度换相一次，每个功率管通电１２０度，每个绕组通电２４０度，其中正向通电和反向通电各１２０度。其输出转矩波形如图１１所示。从图中可以看出，三相全控室的转矩波动比三相半控时小，从０．８７Ｔｍ到Ｔｍ　。　

三三通电方式，这种通电的顺序为ＶＦ１ＶＦ２ＶＦ３、ＶＦ２ＶＦ３ＶＦ４、ＶＦ３ＶＦ４ＶＦ５、ＶＦ４ＶＦ５ＶＦ６、ＶＦ５ＶＦ６ＶＦ１、ＶＦ６ＶＦ１ＶＦ２、ＶＦ１ＶＦ２ＶＦ３。当ＶＦ６ＶＦ１ＶＦ２导通时，电流从ＶＦ１管流入Ａ相绕组，经Ｂ和Ｃ相绕组分别从ＶＦ６和ＶＦ２流出。经过６０度电角度后，换相到ＶＦ１ＶＦ２ＶＦ３通电，这时电流分别从ＶＦ１和ＶＦ３流入，经Ａ和Ｂ相绕组再流入Ｃ相绕组，经ＶＦ２流出。在这种通电方式里，每瞬间均有三个功率管通电。每隔６０度换相一次，每次有一个功率管换相，每个功率管通电１８０度。合成转矩为１．５Ｔａ．

三相Δ联结电路也可以分为两两通电和三三通电两种控制方式。

两两通电方式的通电顺序是ＶＦ１ＶＦ２、ＶＦ２ＶＦ３、ＶＦ３ＶＦ４、ＶＦ４ＶＦ５、ＶＦ５ＶＦ６、ＶＦ６ＶＦ１、ＶＦ１ＶＦ２，

当ＶＦ１ＶＦ２导通时，电流从ＶＦ１流入，分别通过Ａ相绕组和Ｂ、Ｃ两相绕组，再从ＶＦ２流出。

这时绕组的联结是Ｂ、Ｃ两相绕组串联后再通Ａ相绕组并联，如果假定流过Ａ相绕组的电流

为Ｉ，则流过Ｂ、Ｃ相绕组的电流分别为Ｉ／２。这里的合成转矩为Ａ相转矩的１．５倍。

三三通电方式的顺序是ＶＦ１ＶＦ２ＶＦ３、ＶＦ２ＶＦ３ＶＦ４、ＶＦ３ＶＦ４ＶＦ５、ＶＦ４ＶＦ５ＶＦ６、ＶＦ５ＶＦ６ＶＦ１、

ＶＦ６ＶＦ１ＶＦ２、ＶＦ１ＶＦ２ＶＦ３，当ＶＦ６ＶＦ１ＶＦ２通电时，电流从ＶＦ１管流入，同时经Ａ和Ｂ相绕组，

再分别从ＶＦ６和ＶＦ２管流出，Ｃ相绕组则没有电流通过，这时相当于Ａ、Ｂ两相绕组并联。这时相当于Ａ、Ｂ两直流无刷电动机的微机控制反相器联结控制直流无刷电动机的换相，Ｐ２口用于测量来自于位置传感器的信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３，Ｐ０口外接一个数模转换器。　

换相的控制

根据定子绕组的换相方式，首先找出三个转子磁钢位置传感器信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３的状态，

与６只功率管之间的关系，以表格形式放在单片机的ＥＥＰＲＯＭ中。８７５１根据来自Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３

的状态，可以找到相对应的导通的功率管，并通过Ｐ１口送出，即可实现直流无刷电动机的

主回路中串入电阻Ｒ１３，因此Ｕｆ＝Ｒ１３＊ＩＭ，其大小正比于电动机的电流ＩＭ。而Ｕｆ和数模转换器的输出电压Ｕ０分别送到ＬＭ３２４运算放大器的两个输入端，一但反馈电压大于Ｕｆ大于来自数模转换的给定信号Ｕ０，则ＬＭ３２４输出低电平，使主回路中３只功率管ＶＦ４、ＶＦ６、

ＶＦ２不能导通，从而截断直流无刷电动机定子绕组的所有电流通路，迫使电动机电流下降，一旦电流下降到使Ｕｆ小于Ｕ０，则ＬＭ３２４输出回到高电平。主回路又具备导通能力，起到了限制电流的作用。转速的控制在直流无刷电动机正常运行的过程中，只要通过控制数模转换器的输出电压Ｕ０，就可控制直流无刷电动机的电流，进而控制电动机的电流。

即８７５１单片机通过传感器信号的周期，计算出电动机的转速，并把它同给定转速比较，如高于给定转速，则减小Ｐ２口的输出数值，降低电动机电流，达到降低其转速的目的。反之，则增大Ｐ２口的输出数值，进而增转速控制也可以通过ＰＷＭ方式来实现。图１３和图１４为ＰＷＭ控制实现直流无刷电动机转

直流无刷电动机的正转反转，通过改变换相次序来改变其转动方向。具体做法只需要更变结构控制的实现当直流无刷电动机处于起动状态或在调整过程中，采用直流无刷电动机的运行模式，以实现动态相应的快速性，一旦电动机的转速到了给定值附近，马上把它转入同步电动机运行模式，以保证其稳速精度。这时计算机只需要按一定频率控制电动机的换相，与此同时，计算机在通过位置传感器的信号周期，来测量其转速大小，并判断它是否跌出同步。一旦失布，则马上转到直流无刷电动机运行，并重新将其拉入同步。