永磁无刷直流电机调速系统设计开题报告

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1、毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献 资料，每人撰写 3000 字左右的文献综述，文后应列出所查阅的文献 资料。 文文 献献 综综 述述 1 直流电机的历史概要 传统的直流电动机均采用电刷， 以机械方式进行换向， 这就存在相对的机械摩擦， 由此带来了噪声，火花，无线电干扰，以及寿命短等致命弱点，再加上制造成本高， 维修困难等缺点，更使其应用范围受到了限制，知识目前工农业生产上大多采用三 相异步电动机，令人兴奋的是，到了二十世纪六十年代，人们终于实现了以电子换 向代替电刷机械换向机构。从这以后，随着电子技术，微电子技术，数字技术，计

2、算机科学以及材料科学的发展，无刷直流电机不断得到发展和完善。 2 无刷直流电机的应用前景 无刷直流电机由于没有换向器（整流子）和电刷组成的机械接触机构，并且它 通常采用永磁体为转子，没有励磁损耗，且发热的电枢绕组又通常装在外面的定子 上，这样热阻较小，散热容易。所以，它没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长。 它既具有交流电动机的结构简单，运行可靠，维护方便等一系列优点，又具有直流 电动机的运行效率高，无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，因此被广泛用于国 民经济的各个领域，并且日益普及。 近些年来，我国在微小功率范畴内的无刷直流电动机发展较快，尤其是应用 于不同领域的特殊类型的直流无刷电机的市场

3、需求量很大。大体类型如下：计算机 外存储器以及主轴驱动用扁平式无铁心电机结构，小型通风机用外转子电机结构， 家电用多极磁场结构及内装式结构，电动自行车用多极外转子结构等。家用电器如： 空调的电机正由 3A 转向 3D，需要大量的中小功率无刷直流电动机。我国稀土材料 储量的丰富，更是为高性能的无刷直流电机的发展创造了有利条件。国内对无刷电 机的研究主要集中在电动车辆，航天领域以及空调电机的应用上。 3 无刷直流电机的发展 由于有刷电机带来的诸多不利影响，限制了它在许多场合的应用，这就迫切需 要将有刷直流电机发展成无刷直流电机。经过七十年的发展，它的各方面技术多趋 于成熟。从 1915 年，美国人

4、格兰儿发明了带控制栅极的水银整流器，制成了把直流 变成交流的装置，到十九世纪四十年代的第一台直流电动机的研制成功，再到由于 科学技术的迅猛发展带来的半导体飞跃，多为直流电机的不断发展创造了条件和带 来了蓬勃的生机。 虽然无刷直流电机的发展相对异步电机来说有些艰难和缓慢，但是，直流电 机的种种优点，使得人们终究没有将它抛弃。在人们反复实践的基础上，人们终于 找到了用位置传感器和电子换向电路来代替有刷直流电机的换向装置的方法，从而 为直流电机的发展开辟了新的道路。六十年代初期，各种位置传感器的产品相继问 世，例如磁电耦合式和光电位置传感器。很快，也就是在 1962 年，西德 W.米 斯林格提出采用

5、电容移相实现换向的新方法。在此基础上，西德 W.哈你特司等人试 制成功了借助数字环行分配器和过零鉴别器的组合来实现换向的无附加位置传感器 的无刷直流电动机。 4 无刷直流电机的结构 无刷直流电机的基本结构大致相同。一般有位置传感器的无刷直流电机可分为 三大部分：电机主体，位置传感器，电子换向电路。这三部分协调工作就构成了整 个无刷直流电机整体。其中，电机本体是完成电机能量转化的主要部分。它结构与 普通电机相同。位置传感器则是实现无接触换向的重要部件。电子换向线路与位置 传感器相配合，起到与机械换向相类似的作用。如图所示： 5 无刷直流电机的原理 无刷直流电机借助反映主转子位置的位置传感器的输出

6、信号，通过电子换向电 无 刷 直 流 电 电动机本体 电 子 换 向 电 位置传感器 主定子 主转子 传 感 器 定 传感器转子 路去驱动与电枢绕组连接的相应的功率开关元件，使电枢绕组依次馈电，从而在主 定子上产生跳跃式的旋转磁场，拖动永磁转子旋转。随着转子的转动。位置传感器 不断的送出信号，以改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方 向始终保持不便。上述就是无刷直流电动机无接触换向过程的实质。其方框原理图 如图所示： 输出 6 无刷直流电机的分类 1 按工作特性划分，基本可以分为两大类：一类是具有直流电动机特性的无刷 直流电机；另一类是具有交流电动机特性的无刷直流电动机。两者多由直流电源供 电，不同的是，前者是借助位置传感器来检测转子的位置，用所检测到的信号去触 发相应的电子换向电路以实现无接触换向。而后者则是通过逆变器，将直流电转化 为交流电，然后去驱动一般的异步电动机或同步电动机。 2 按驱动方式划分，可以分为两类：一类是方波形无刷直流电机，其电机本体 的反电势设计成梯形波，而逆变器输出方波电流或电压，并且与电机反电势保持适 当的相位关系，从而产生适当的相位关系