1-3-2 无刷直流马达

克服了直流马达缺点（电刷和整流子）的马达有无刷直流（brushless DC motor）马达。其特点有，

①将永磁励磁型直流马达的励磁用永久磁铁（定子侧）和电枢线圈（转子侧）进行了交换，将励磁用永久磁铁配置到了转子侧，电枢线圈在定子侧

②将基于整流子位置变化的，使用电刷的通电切换替换成为了检测转子位置信号而使用霍尔元件，先反馈到变频器再对通电进行控制

这就是无刷直流马达。图 1.7 表示无刷直流马达的系统构成。

由于变频器发出的驱动电压变成了交流，因此，作为以交流进行驱动的永磁同步马达，也可以视为交流马达。但，本书将其视为一个独立领域的无刷直流马达。

由于旋转原理与直流马达类似，因此，扭矩与速度的关系几乎与直流马达相同。

在拥有直流马达优异的控制性能的同时，与直流马达相比，由于没有电刷，因此，还具有在电磁干扰及使用寿命上占有优势、效率高，节能、以及设计自由度强，容易进行设备组装设计等各种特点。因此，不仅应用到可发挥这种优点的HDD（硬盘驱动器）及CD-ROM驱动器这样的信息中，还广泛应用到冰箱及洗衣机等家电产品中。

无刷直流马达出现并发展的过程中，初期的定子线圈使用了分布绕组，但最近基本上都使用集中式绕组了。关于分布绕组和集中式绕组，请参考专栏中的“分布绕组和集中式绕组”。

此外，根据转子上的永久磁铁安装方法，可分为，

等。表面磁铁型：SPM是在转子外周贴上永久磁铁的类型（参考图1.8）。

嵌入磁铁型：图1.8（右）表示IPM的截面构造。IPM型中，永久磁铁的嵌入方法有多种。IPM型构造的目的是利用离心力来减小磁铁剥落的危险，以及积极利用磁阻扭矩（参考后面介绍的可变磁阻马达项目）。

还有一种分类方法是，在检测SPM及IPM的磁极位置时，是使用霍尔元件及旋转编码器等传感器，还是省略（无传感器驱动）。

作为传动装置安装无刷直流马达时，马达本体和驱动用变频器及控制电路等会设计得非常紧凑。图 1.9 表示其中一个实例。

转换器和变频器

◎转换器: 将单相交流及三相交流转换成直流的装置。内部使用二极管、硅可控整流器或晶体管等半导体元件。; 通常被称为整流器或转换器。; 输出 30kW 的较大的直流马达一般使用转换器旋转，较小的直流马达也有使用转换器旋转的情况。
◎变频器: 相反，将直流转换成三相交流的装置。称为变频器。; 现在的冰箱及室内空调使用变频器旋转马达，驱动压缩机。; 家庭用空调的变频器先使用转换器将单相交流转换成直流，再利用变频器将直流转换成三相交流，旋转马达。虽然不好理解，但客观上有其存在的原因。

分布绕组和集中式绕组

图1.10表示通过24个切槽的定子实现（a）4极和（b）8极的情况。但，通过切换线圈接线来更改极数的方法，由于非常复杂，故性能不好，最近已被淘汰。

另一方面，如图1.11所示，6线圈集中式绕组定子，尽管切槽数较少，但利用接线可变成（a）2极、（b）4极及（c）8极马达。