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械特性曲线会偏离直线，向下弯曲。
空载转速可由式（2.14）求出，而堵转转矩则为：
?2UTUsTst?CT??Ist?CT2r?? （N·M） （2.14）
式中Ist——堵转电流。 2.4.2调节特性
无刷直流电动机的调节特性如图2.9所示，可以得到调节特性的始动电压和斜率分别为：
U0?K?n C??T2rTe1?2UT （2.15）
C??T （2.16）
Te4>Te3>Te2>Te1 Te1 Te2 Te3 Te4 0 U01 U02 U03 U04 US
图2.9 调节特性 n=f(Us) Te=C
从机械特性和调节特性可以看出，无刷直流电动机与一般直流电动机一样，具有良好的调速控制性能，可以通过调节电源电压实现无级调速。但不能通过调节励磁调速，因为永磁体的励磁磁场不可调。 2.4.3工作特性
电枢电流与输出转矩的关系、效率与输出转矩的关系如图2.10所示。图2.11还给出了仪态电冰箱压缩机用120W无刷直流电动机的效率曲线，比现有的感应电机的效率高20%左右，而且它在很宽的负载范围内能保持高效率运行。效率高、损耗低是无刷直流电动机的重要优点之一。
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η， Ia
η Ia 0 Te
图2.10 工作特性
90 80 η（％） 70 60 50 40 30
0
50
P2(W)
图2.11 120W样机效率特性
100
150
200
：实验值 －：设计值
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3 无刷直流电动机主电路的工作方式
目前，无刷直流电动机的电机本体大多采用三相对称绕组，由于三相绕组既可以是星形连接，也可以是角形连接，同时功率逆变器又有桥式和非桥式两种。因此，无刷直流电动机的主电路主要有星形连接三相半桥式、星形连接三相桥式和角形连接三相桥式三种形式。
3.1星形连接三相半桥式主电路
常见的三相半桥主电路如图3.1所示，图中，A、B、C三相绕组分别与三只功率开关管VT1、VT2、VT3串联，来自位置检测器的信号H1、H2、H3控制三只开关管的通断。
在三相主半桥电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如图3.2所示。
UsACBVT2VT3
图3.1 三相半桥主电路
H1 H1H2H3VT1图(3－1)三相半桥主电路0
120
240
360
480
ωt H2 0 H3 120 240 360 480
ωt 0
120 240 360 480
ωt
图3.2 三相半桥主电路中位置传感器信号
当转子磁极转过图3.3（a）所示的位置时，H1为高电平，H2、H3为低电平，使功率开关VT1导通，A相绕组通电，该绕组电流同转子磁极作用后所产生的转矩
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使转子沿顺时针方向转动。
当转子磁极转到图3.3（b）所示的位置时，H2为高电平，H1、H3为低电平，使功率开关VT2导通，A相绕组断电，B相绕组通电，电磁转矩仍使转子沿顺时针方向转动。
当转子磁极转到图3.3（c）所示的位置时，H3为高电平，H1、H2为低电平，使功率开关VT3导通，B相绕组断电，C相绕组通电，转子继续沿顺时针方向旋转，而后重新回到图3.3（a）所示的位置。
AZYAFaZYYANSFaSNBCFrXZNBCSXFrFaBCXFr(a)(b)(c)
图3.3 电枢绕组通电与转子磁极的相对位置
这样，定子绕组在位置检测器的控制下，便一相一相地依次馈电，实现了各相绕组电流的换相。在换相过程中，定子各相绕组在气隙中所形成的旋转磁场是跳跃式的，其旋转磁场在360°电角度范围内有三种磁状态，每种磁状态持续120°电角度。我们把这种工作方式叫做单相导通星形三相三状态。
三相半桥主电路虽然结构简单，但电机本体的利用律很低，每相绕组只通电1/3周期2/3周期处于关断状态，绕组没有得到充分利用，在整个运行过程中转矩脉动也比较大。
3.2星形连接三相桥式主电路
图3.4所示是一种星形连接三相桥式主电路。图中，上桥臂三个开关管VT1、VT3、VT5是P沟道功率MOSFET，栅极电位低电平时导通；下桥臂三开关管VT4、VT6、VT2是N沟道功率MOSFET，栅极电位高电平时导通。这种逆变器电路利用P沟道MOSFET和N沟道MOSERT导通规律的互补性，简化了功率开关管的驱动电路。位置检测的三个输出信号通过逻辑电路控制这些开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通方式和三三导通方式。
1．二二导通方式 二二导通方式是指在任一瞬间使两个开关管同时导通。这种工作方式就是两相导通星形三相六状态方式，下面根据反电动势和电磁转矩的概念来分析其导通规律及特点。
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VT1VT3VT5ACB
UsVT4VT6VT2图3.4 星形连接三相桥式主电路
电机的瞬时电磁转矩可由电枢绕组的电磁功率求得：
?eaia?eciaeaia （3.1） Te??式中ea、eb、ec——A、B、C三相绕组的反电动势。
ia、ib、ic——A、B、C三相绕组的电流。
?——转子的机械角速度。
可见，电磁转矩取决于反电动势的大小。在一定的转速下，如果电流一定，反电动势越大，转矩就越大。 ea VT1 VT4 VT1 VT4 ωt eb VT3 VT6 VT6 VT1 VT6 ωt ec VT2 VT5 VT2 VT5 ωt
图3.5 三相绕组的反电动势波形及其二二导通方式下的导通规律
图3.5给出了无刷直流电动机三相绕组的反电动势波形及其二二导通方式下的开关管导通规律。为了使电机获得最大转矩，在二二导通方式下，开关管的导通顺序应为：VT1、VT2?VT2、VT3?VT3、VT4?VT4、VT5?VT5、VT6?VT6、VT1。在这种工作方式下，每个电周期共有六种导通状态，每隔60°电角度工作状态改变一次，每个开关管导通120°电角度。
0 30 90 150 210 270 330 390 450 510 570 630 690 ωt