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直流无刷电机本体设计.doc

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文档介绍

文档介绍:-
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相反。但仅这样做还是不行的,因为用一般直流电源给定子上各绕组供电,只能产生固定磁场,它不能与运动中转子磁钢所产生的永磁磁场相互作用,以产生单一方向的转矩来驱动转子转动。所以,直流无刷电动机除了由定子和转子组成电机本体以外,还要由位置传感器、控制电路以及功率逻辑开关共同构成的换相装置,使得直流无刷电机在运行过程中定子绕组所产生的的磁场和转动中的转子磁钢产生的永磁磁场,在空间始终保持在(π/2)rad左右的电角度。
下面以图2-1-1所示电路对直流无刷电机工作过程作简要说明。
设三相桥式逆变器采用“120°导通型”通断规律。即:每隔1/ 6周期(60°电角度)换相一次,每次换相一个功率管,每一功率管导通120°电角度。各功率管的导通顺序是V1V2、V2V3、V3V4、V4V5、V5V6、V6V1、
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总结
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…。当功率管V1和V2导通时,电流从V1管流入A相绕组,再从C相绕组流出,经V2管回到电源。如果认定流入绕组的电流所产生的转矩为正,则从绕组流出所产生的转矩则为负,它们合成的转矩如图2-2-1(a)所示,其大小为Ta,方向在Ta和-Tc的角平分线上。当电机转过60°后,由V1V2通电换成V2V3通电。这时,电流从V3流入B相绕组再从C相绕组流出,经V2回到电源,此时合成的转矩如图2-2-1(b)所示,其大小同样为Ta。但合成转矩Tbc的方向转过了60°电角度,而后每次换相一个功率管,合成转矩矢量方向就随着转过60°电角度,但大小始终保持Ta不变。图2-2-1(c)示出了全部合成转矩的方向。
图2-2-1 定子绕组在空间合成转矩矢量图
(a)V1、V2导通时合成转矩;(b)V2、V3导通时合成转矩;
(c)两两通电时合成转矩矢量图
所以,同样一台直流无刷电机,每相绕组通过与三相半控电路同样的电流时,采用三相星形(Y)联结全控电路,在两两换相的情况下,其合成转矩增加了倍。每隔60°电角度换向一次,每个功率管通电120°,每个绕组通电240°,其中正相通电和反相通电各120°,其输出转矩波形如图2-2-2所示。由图2-2-2可以看出,三相全控时的转矩波动比三相半控时小得多。
图2-2-2 全控桥输出波形图
如将三只霍尔传感器按相位差120°安装,则它们所产生的波形如图2-2-3所示。
图2-2-3 各相绕组的导通示意图
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总结
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直流无刷电机设计的基本步骤
(1)根据给定的技术指标,计算电机基本尺寸,包括:定子铁心外径、定子铁心内径、铁心长度等。
(2)磁路计算,包括极对选择、磁钢选型、磁钢厚度、气隙长度等方面计算。
(3)定子绕组计算,包括定子绕组形式、定子槽数、绕组节距等计算。
在设计时既要保证电动机运行可靠、性能优良、效率高和寿命长,又要体积小、重量轻、材料省、加工方便,很多因素是相互矛盾和相互制约的。对设计的要求是全面考虑,统筹兼顾,全面落实技术经济指标。
主要尺寸的选择
(1) 定子铁心内径的选择
直流无刷电机的转子外径Da(由于直流无刷电机气隙一般很小,为简化问题,就认为转子外径等于定子内径)一般随单位转速的输出功率P值增加而增大,当电机的单位转速输出功率P相同时,其Da大致一样。决定Da时,可根据给定的P值并结合工厂的生产条件,参考已制成的类似电机的Da值而选定。我国目前制造的直流电机,其Da与输出功率P的关系曲线如图2-4-1所示,它可以作为选定Da的初步依据。
图2-4-1 定子内径Da与单位转速输出功率PN/nN的关系
根据已知条件计算得
(1)
从图2-4-1的曲线对比,取Da==34mm。

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