技术分享：直流风扇电机
现在市面上各个空调厂家宣传的全直流变频空调，实际上指的是压缩机，室内、外风扇电机全部采用了直流电机，故此，才有了“全直流空调”的说法。下面向大家介绍一下直流风扇电机的基本知识。
直流风扇电机的种类
直流风扇电机一般包括了两个主要部分：电机本体和控制器。根据电机本体和控制方式的不同又可细分为：
⑴ 刷直流电动机（BLDC）或称为矩形波永磁同步电动机；
⑵ 磁同步电动机（PMSM）或称为正弦波永磁同步电动机。
这两种电机本体外观相似，定子为三相电枢绕组，一般为星形联接，转子为永磁转子。BLDC的转子位置一般采用霍尔传感器来检测，而PMSM转子位置一般采用无位置传感器算法进行检测。BLDC反电势波形是一个梯形波，PMSM反电势波形是一个正弦波。目前部分机型室外风扇电机已采用效率更高的“直流电机”—正弦波永磁同步电机，这种电机类似于直流变频压缩机电机。
无刷直流电机工作原理
无刷直流电机转速是通过调节在电枢绕组两端的电压值进行调节。无刷直流电动机逆变器里的六个功率开关器件都是高频率开关元件，一般为20KHz，通过控制它们在每个周期里的导通时间长短，来控制施加在电枢绕组两端电压的有效值大小，从而进行转速的控制。这种调速方式专业术语为PWM调速。
直流风机工作原理与直流压缩机基本相同，只是PWM电压波形形成电路做到电机内部；Vc为高压直流供电部分提供的直流电源，供风机绕组工作使用，300V左右，由于用户电源电压有高有低，因而Vc实际在200V-375V之间；+15V电压为风机内电路板的工作电源电压；Vsp为风机转速控制信号，室外主控芯片发出的外风机风速控制信号为+5V的脉冲数字信号，经过“数字／模拟”转换电路，转换成最大电压+15V的模拟信号，即Vsp，控制电机内电路板以产生PWM电压波形；风速反馈信号为4脉冲或12脉冲/转，脉冲幅值+15V，因主控板芯片工作电压为+5V，因此需在电源板上将其转换成+5V的信号后，才能供给外主控芯片以检测外风机转数。
无刷直流电机结构
目前两款最具代表型号是FW30G-ZL和FN10B-ZL。前者为室外风机，后者为室内风机。电机内部三相绕组，每齿绕制方向需同向，匝数相等，每相间隔两齿绕制，最后三个尾巴相接，三个头接驱动板。转子为８极注塑磁环。如图所示：
直流电机的调速方法
1) 改变电区电压U：由额定电压向下调低，转速也由额定转速向下调低，调速范围大。
2) 改变磁通量Φ(即改变ke)：改变激磁回路的电阻可改变Φ。由于激磁回路电感大，电气时间常数大，调速快速性差，转速只能由额定转速向上调高。
3) 在电枢回路中串联调节电阻。转速只能调低，铜耗大，不经济。
直流电机的启动、停止和制动控制
1) 启动方式:
直流电机从接入电源开始，电枢由静止开始转动到额定转速的过程，称为启动过程。
要求启动时间短、启动转矩大、启动电流小。启动的要求是矛盾的，比如，用逐渐提升供电电压实施软起动，来降低起动电流，但启动时间又会加长;加大启动转矩，又势必增大的启动电流等。因而要根据实际应用和配置情况，对启动问题综合考虑。
a、直接启动。只适用于小型直流电机。启动方法是先给电机加励磁，并调节励磁电流达到最大，当励磁磁场建立后，再使电枢绕组直接加上额定电压，电机开始启动。在启动过程中，电枢中最大冲击电流，称为启动电流。直流启动，因启动电流大，电气和机械冲击大等缺点，应用较少;
b、早期采用变阻器启动，电动机在启动时在电枢回路中串入变阻器，用接触器触点切换电阻只数，限制启动电流。将启动电流限制在2位额定电流以内。后期采用晶闸管电子电力技术，用改变电枢电压的方式实现了软起动。
2) 停止方式:
a、自由停车：直流电机的电源关断后，电机按运转惯性自由停车;
b、施加制动(刹车)措施，如机械抱闸刹车、能耗制动、反接制动等使其快速停车。
3)制动方式:
电动机的电磁转矩方向与旋转方向相反时，就称为电动机处于制动状态。
制动的目的:使电动机减速或停车、限制电动机转速的升高(如电车下坡)。
机械抱闸制动也是一种制动(刹车)方式，但不属电机运行特性的范畴。属于电机运行特性的制动方式和方法有以下四种，有时也统称为电磁制动方式。
a、能耗制动：指运行中的直流电机突然断开电枢电源，然后在电枢回路串。
入制动电阻，使电枢绕组的惯性能量消耗在电阻上，使电机快速制动。由于电压和输入功率都为0，所以制动平衡，线路简单;
b、反接制动：为了实现快速停车，突然把正在运行的电动机的电枢电压反接，并在电枢回路中串入电阻，称为电源反接制动。制动期间电源仍输入功率，负载释放的动能和电磁功率均消耗在电阻上，适用于快速停转并反转的场合，对设备冲击力大。
c、倒拉反转反接制动适用于低速下放重物。制动时在电路串入一个大电阻，此时电枢电流变小，电磁转矩变小。由于串入电阻很大，可以通过改变串入电阻值的大小来得到不同的下放速度。
反接制动时，切换极性相反的电源电压，使电枢回路内产生反向电流:反接制动时，从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路制动电阻上。
d、回馈制动：电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现由负载拖动电机运行的情况，此时出现nn0、EaU、Ia反向，电机由驱动变为制动。从能量方向看，电机处于发电状态--回馈制动状态。正向回馈:当电机减速时，电机转速从高到低所释放的动能转变为电能，一部分消耗在电枢回路的电阻上，一部分返回电源; 反向回馈:电机拖位能负载(如下放重物)时，可能会出现这种状态。重物拖动电机超过给定速度运行，电机处于发电状态。电磁功率反向，功率回馈电源。
在实际应用中，很多情况下采用机械(抱闸)制动结合电磁制动的方法来进行制动，即先通过电磁制动将电机转速降到一个比较低的速度(接近零速)，然后再机械抱闸制动，这样既避免了机械冲击又有比较好的制动效果。