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更新時間：2025.05.11
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第 1 頁 共 41 頁 1 緒論 1.1 研究背景 一個多世紀以來，電機作為電能量轉換裝置，其應用范圍已遍及國民經濟的各個領 域以及人們的日常生活中。電機的主要類型有同步電機、異步電機與直流電機三種。直 流電機具有運行效率高和調速性能好等諸多優點，因此被廣泛應用于各種調速系統中， 但傳統的有刷直流電機均以機械換相方法進行換相，存在相對的機械摩擦，因此帶來噪 聲、火花、無線電干擾及壽命等致命弱點，從而大大地限制了它的應用范圍。而相比有 刷直流電機，無刷直流電機的結構是以電力電子電路取代傳統有刷直流電機的電刷，故 其既具有有刷直流電機運行效率高、 運行性能好等優點， 又具有交流電機運行結構簡單、 運行可靠、維護方便等優點。目前，隨著半導體技術的快速進步與永磁材料的新發現， 高性能、低成本的永磁無刷直流電機已成為調速領域的領軍力量，它具有巨大的開發潛 質和廣闊的應用前景。 1.2 無刷直流
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直流電機 基礎 基本配置 永磁直流有刷電機（ PMDC 電機）由位于定子的永磁體和位于轉子的繞組所組成。 繞組線圈末端與換向器片連接，與靜止電刷產生滑動接觸。電刷越過電機端子連接至直流供電電壓。 旋轉方向的改變可以通過電壓極性的反轉來實現。 通過線圈的電流在轉子產生磁極，與永磁體的兩極相互作用。為了使產生的轉矩保持在同一方向，當轉子 北極經過定子南極時，電流必須換向。 由于滑動接觸分為多個片段，這些分段的滑環被稱為換向器。左圖顯示轉子繞組電流換向之前的角位置， 右圖顯示轉子繞組電流換向之后的角位置。 為了產生更恒定的轉矩，真正的直流電機擁有兩個以上的繞組和整流片。 下圖顯示了一個五段式設計（ HC685LG ） 永磁材料由彈簧固定（ NF213G ） 這是規格為 #200 的 JE 永磁直流電機的分解圖。 換向器 片是由銅做成的。上面這種電機有 3 個片段。 電刷是由貴金屬（金屬指型葉片電
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