无刷直流水泵构成及工作原理详解--【其利天下技术】

   无刷直流水泵是相对于有刷直流泵而言的。

一：无刷直流水泵简介

     无刷直流水泵即BLDC PUMP，其中“BL”意为“无刷”，DC即直流电机。

无刷直流水泵(BLDC PUMP)以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流水泵既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。

   无刷直流水泵主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器(可有可无)组成。可见，它和直流电机有着很多共同点，定子和转子的结构差不多(原来的定子变为转子，转子变为定子)，绕组的连线也基本相同。但是，结构上它们有一个明显的区别：无刷直流水泵没有直流电机中的换向器和电刷，取而代之的是位置传感器。这样，电机结构就相对简单，降低了电机的制造和维护成本，但无刷直流水泵不能自动换向(相)，牺牲的代价是电机控制器成本的提高(如同样是三相直流电机，有刷直流电机的驱动桥需要 4 只功率管，而无刷直流电机的驱动桥则需要 6 只功率管)。

三、无刷直流水泵工作原理

无刷直流水泵的定子是线圈绕组电枢，转子是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流，则电机只能产生不变的磁场，电机不能转动起来，只有实时检测电机转子的位置，再根据转子的位置给电机的不同相绕组通以对应的电流，使定子产生方向均匀变化的旋转磁场，电机才可以跟着磁场转动起来。

如图所示为无刷直流水泵的转动原理示意图，为了方便描述，电机定子的线圈中心抽头接电机电源 POWER，各相的端点接功率管，位置传感器导通时使功率管的 G极接 12V，功率管导通，对应的相线圈通电导通。由于三个位置传感器随着转子的转动，会依次导通，使得对应的相线圈也依次通电，从而定子产生的磁场方向也不断地变化，电机转子也跟着转动起来，这就是无刷直流电机的基本转动原理——检测转子的位置，依次给各相通电，使定子产生的磁场的方向连续均匀地变化。

四、无刷直流水泵的驱动方法

无刷直流水泵的驱动方式按不同类别可分多种驱动方式，它们各有特点。

1.按驱动波形：方波驱动，这种驱动方式实现方便，易于实现电机无位置传感器控制；

2.正弦驱动：这种驱动方式可以改善电机运行效果，使输出力矩均匀，但实现过程相对复杂。同时，这种方法又有 SPWM和SVPWM（空间矢量 PWM）两种方式，SVPWM的效果好于SPWM。一般高端水泵基本采用旋波驱动方式，也就是大家熟悉的FOC算法。