BLDC電動機(jī)本體設(shè)計及控制原理詳細(xì)

BLDC電動機(jī)本體設(shè)計及控制原理詳細(xì)版1當(dāng)前1頁，總共290頁。2稀土永磁無刷直流電動機(jī)

RareEarthPermanentMagnet

BrushlessDCMotor，BLDCM

一、無刷電機(jī)概述二、無刷電機(jī)原理與特性三、無刷電機(jī)控制四、無刷電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動五、無刷電機(jī)電磁設(shè)計

當(dāng)前2頁，總共290頁。3稀土永磁無刷直流電動機(jī)

一、無刷電機(jī)概述RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM當(dāng)前3頁，總共290頁。4無刷直流電動機(jī)概述1.無刷直流電動機(jī)的應(yīng)用2.無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史3.無刷與有刷直流電動機(jī)比較4.無刷直流電動機(jī)的特點5.無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成當(dāng)前4頁，總共290頁。5無刷直流電動機(jī)概述1.無刷直流電動機(jī)的應(yīng)用當(dāng)前5頁，總共290頁。6計算機(jī)中的無刷電機(jī)當(dāng)前6頁，總共290頁。7計算機(jī)中的無刷電機(jī)當(dāng)前7頁，總共290頁。8電動自行車中的無刷電機(jī)當(dāng)前8頁，總共290頁。9家用電器中的無刷電機(jī)當(dāng)前9頁，總共290頁。10本田HEVINSIGHT當(dāng)前10頁，總共290頁。11豐田混合電動汽車開發(fā)歷程當(dāng)前11頁，總共290頁。12本田Insight發(fā)動機(jī)和無刷電機(jī)當(dāng)前12頁，總共290頁。13并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)當(dāng)前13頁，總共290頁。14本田CIVIC的動力分配策略當(dāng)前14頁，總共290頁。15電動汽車中的無刷電機(jī)電機(jī)及控制器當(dāng)前15頁，總共290頁。16電動汽車中的無刷電機(jī)永磁體永磁體外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無刷電動機(jī)當(dāng)前16頁，總共290頁。17外轉(zhuǎn)子混合勵磁無刷電機(jī)軸內(nèi)定子鐵心外轉(zhuǎn)子鐵心永磁極鐵極勵磁繞組當(dāng)前17頁，總共290頁。18電動汽車中的無刷電機(jī)

電機(jī)、控制器和減速箱一體化結(jié)構(gòu)控制器電機(jī)減速齒輪當(dāng)前18頁，總共290頁。192.無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史無刷直流電動機(jī)概述當(dāng)前19頁，總共290頁。20無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史█

有刷直流電動機(jī)有刷直流電動機(jī)具有良好的起動和調(diào)速性能，但其存在換向器和電刷，導(dǎo)致?lián)Q向火花、電磁干擾、可靠性差、造價高等一系列問題。當(dāng)前20頁，總共290頁。21無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史█

異步電動機(jī)異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格便宜，但其調(diào)速和起動性能不佳。當(dāng)前21頁，總共290頁。22無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史█

同步電動機(jī)同步電動機(jī)具有良好的運(yùn)行性能，但其起動性能不佳。當(dāng)前22頁，總共290頁。23無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史█

上世紀(jì)三十年代，有人提出了用電子換相取代機(jī)械換向的無刷直流電動機(jī)概念，但當(dāng)時尚無理想的電子換相器件。當(dāng)前23頁，總共290頁。24無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史█

1955

年，美國D.

哈利森等人首次發(fā)明了應(yīng)用晶體管代替機(jī)械換向器的無刷直流電動機(jī)，但當(dāng)時沒有電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測器件，該電機(jī)沒有起動能力。當(dāng)前24頁，總共290頁。25█

1962年，人們使用霍爾元件來檢測轉(zhuǎn)子位置并控制繞組電流換相，無刷直流電動機(jī)達(dá)到實用化，但受到晶體管容量的限制，電機(jī)容量相對較小。無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史當(dāng)前25頁，總共290頁。26無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史

三大技術(shù)有力推動了永磁無刷直流電動機(jī)的快速發(fā)展

█功率半導(dǎo)體器件

█

計算機(jī)控制技術(shù)

█高性能稀土永磁材料當(dāng)前26頁，總共290頁。27無刷直流電動機(jī)發(fā)展歷史█

70

年代以來，隨著新型功率半導(dǎo)體器件（如GTR，MOSFET，IGBT，IPM）相繼出現(xiàn)，計算機(jī)控制技術(shù)（單片機(jī)、DSP，新的控制理論）的快速發(fā)展，以及高性能稀土永磁材料（如釤鈷、釹鐵硼）的問世，無刷直流電動機(jī)得到快速發(fā)展，容量不斷增大，并獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前27頁，總共290頁。28無刷直流電動機(jī)概述3.無刷直流電動機(jī)的特點當(dāng)前28頁，總共290頁。29無刷直流電動機(jī)分類

█無刷直流電動機(jī)分為方波和正弦波電流驅(qū)動。正弦波電流驅(qū)動的無刷電動機(jī)名稱比較多，英、美稱為永磁同步電動機(jī)（PMSM），或無刷交流電動機(jī)（BLACM），日本、歐洲一些國家則稱之為交流伺服電動機(jī)（ACServo）”。當(dāng)前29頁，總共290頁。30無刷直流電動機(jī)分類電動機(jī)交流電動機(jī)直流電動機(jī)異步電動機(jī)同步電動機(jī)無刷直流永磁同步磁滯步進(jìn)磁阻混合永磁變磁阻單相多相永磁電勵磁永磁開關(guān)磁阻同步磁阻換向式單極式永磁電勵磁串勵并勵復(fù)勵多相單相籠型繞線電容式罩極式電阻式電容起動電容運(yùn)行電容運(yùn)行當(dāng)前30頁，總共290頁。31無刷直流電動機(jī)分類電動機(jī)交流電動機(jī)直流電動機(jī)異步電動機(jī)同步電動機(jī)無刷直流永磁同步磁滯步進(jìn)磁阻混合永磁變磁阻單相多相永磁電勵磁永磁開關(guān)磁阻同步磁阻換向式單極式永磁電勵磁串勵并勵復(fù)勵多相單相有刷直流當(dāng)前31頁，總共290頁。32有刷直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)BearingRotorwindingCommutatorFanPMPolesBrushes當(dāng)前32頁，總共290頁。33有刷直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)稀土永磁有刷直流電動機(jī)NS轉(zhuǎn)樞式當(dāng)前33頁，總共290頁。34

內(nèi)轉(zhuǎn)子，外定子外轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子無刷直流電動機(jī)基本結(jié)構(gòu)XCYANBZNSAXBYCZSN轉(zhuǎn)場式當(dāng)前34頁，總共290頁。35稀土永磁直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)比較內(nèi)轉(zhuǎn)子整數(shù)槽無刷直流電動機(jī)當(dāng)前35頁，總共290頁。36稀土永磁直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)比較內(nèi)轉(zhuǎn)子分?jǐn)?shù)槽無刷直流電動機(jī)當(dāng)前36頁，總共290頁。37稀土永磁直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)比較外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稀土永磁無刷直流電動機(jī)當(dāng)前37頁，總共290頁。38無刷直流電動機(jī)定義█

無刷直流電動機(jī)無刷直流電動機(jī)是指沒有電刷等機(jī)械換向裝置，但具有有刷直流電動機(jī)（DCM）特性的電動機(jī)。當(dāng)前38頁，總共290頁。39無刷與有刷直流電動機(jī)比較

█

無刷直流電動機(jī)與有刷直流電動機(jī)有相同的運(yùn)行機(jī)理。當(dāng)前39頁，總共290頁。40無刷與有刷直流電動機(jī)比較

█無刷直流電動機(jī)與有刷直流電動機(jī)有相同的設(shè)計思想和設(shè)計方法。當(dāng)前40頁，總共290頁。41無刷與有刷直流電動機(jī)比較

█

有刷直流電動機(jī)磁極磁場與電樞磁場始終處于正交狀態(tài)。當(dāng)前41頁，總共290頁。42無刷與有刷直流電動機(jī)比較NSnFfFa當(dāng)前42頁，總共290頁。43無刷與有刷直流電動機(jī)比較█無刷直流電動機(jī)磁極磁場與電樞磁場處在某一變化范圍內(nèi)。如三相無刷直流電動機(jī)60°~120°范圍內(nèi)變化。當(dāng)前43頁，總共290頁。44無刷與有刷直流電動機(jī)比較█

相同條件下，無刷直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動比有刷直流電動機(jī)大，電磁轉(zhuǎn)矩小。當(dāng)前44頁，總共290頁。45無刷與有刷直流電動機(jī)比較

█

BLDCM用電子換相取代

DCM的機(jī)械換向，因而沒有電刷與換向器。當(dāng)前45頁，總共290頁。46無刷與有刷直流電動機(jī)比較

█通常情況下，BLDCM的電樞繞組在定子上，勵磁（永磁體）在轉(zhuǎn)子上，與DCM

中的定轉(zhuǎn)子互換了位置。當(dāng)前46頁，總共290頁。47無刷與有刷直流電動機(jī)比較█

通常

BLDCM帶有轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器，而DCM則不需這種位置檢測裝置。當(dāng)前47頁，總共290頁。48無刷直流電動機(jī)概述4.無刷直流電動機(jī)的特點當(dāng)前48頁，總共290頁。49

無刷直流電動機(jī)主要特點

█

永磁無刷結(jié)構(gòu)

電機(jī)免維護(hù)，可高速運(yùn)行，因此可降低電機(jī)體積和重量，具有高功率和轉(zhuǎn)矩密度和高效率。當(dāng)前49頁，總共290頁。50無刷直流電動機(jī)主要特點

█容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制

無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=KTFfFasinθ

無刷直流電動機(jī)具有與直流電動機(jī)相似的轉(zhuǎn)矩特性。當(dāng)前50頁，總共290頁。51無刷直流電動機(jī)主要特點TemTLn電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程當(dāng)前51頁，總共290頁。52無刷直流電動機(jī)主要特點異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=CTΦδIacos

一般情況下，F(xiàn)f、Fa非正交，即Φδ、

Ia

之間存在耦合關(guān)系。當(dāng)前52頁，總共290頁。53無刷直流電動機(jī)主要特點

直流電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=CTΦδIa=CT’

FfFa當(dāng)前53頁，總共290頁。54無刷直流電動機(jī)主要特點

無刷直流電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩

Tem=KTFfFasinθ

一般情況下,θ為90o（或平均值為90o），調(diào)節(jié)永磁無刷直流電動機(jī)電樞電流（電壓）便可實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的控制。當(dāng)前54頁，總共290頁。55無刷直流電動機(jī)主要特點

█

系統(tǒng)成本相對較低

逆變器方波電流容易實現(xiàn)，控制器結(jié)構(gòu)較簡單；電機(jī)可采用整距集中繞組，制造工藝較簡單；轉(zhuǎn)子位置傳感器結(jié)構(gòu)簡單，成本低。當(dāng)前55頁，總共290頁。5690年代以來永磁材料發(fā)展?fàn)顩r永磁材料的磁能積釹鐵硼釤鈷鐵氧體當(dāng)前56頁，總共290頁。57稀土永磁無刷直流電動機(jī)特點█

可明顯降低電機(jī)重量，減小其體積；█

縮短轉(zhuǎn)子外徑，增加氣隙長度，進(jìn)而改善了電機(jī)的有關(guān)性能；█產(chǎn)生近似矩形波的氣隙磁場，可設(shè)計成方波無刷直流電動機(jī)；當(dāng)前57頁，總共290頁。58稀土永磁無刷直流電動機(jī)特點█

抗電樞反應(yīng)去磁能力強(qiáng)，更適合突然反轉(zhuǎn)、堵轉(zhuǎn)等運(yùn)行工況；█

退磁曲線線性、可逆，簡化了設(shè)計和分析。當(dāng)前58頁，總共290頁。595.無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成無刷直流電動機(jī)概述當(dāng)前59頁，總共290頁。60無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成█

無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成

1）

控制器

2）

電機(jī)本體

3）霍爾位置傳感器當(dāng)前60頁，總共290頁。61無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成直流電源控制器電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)框圖當(dāng)前61頁，總共290頁。62無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成V1－V6ACB控制電路驅(qū)動電路電機(jī)霍爾位置傳感器控制器ACB136425S逆變電路三相永磁無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)圖當(dāng)前62頁，總共290頁。63無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成車速保護(hù)電路MOS驅(qū)動器IR2130扭矩BLDCM過流保護(hù)6路MOSFETTMS320LF2407電流采樣輸出電流CAP捕獲位置信號過壓離合器故障位置信號故障代碼輸出PDPINTCAPSCI6路PWM轉(zhuǎn)速某稀土永磁無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)框圖當(dāng)前63頁，總共290頁。64無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成1）控制器當(dāng)前64頁，總共290頁。65無刷直流電動機(jī)控制器控制器的組成

█

開關(guān)主電路

█驅(qū)動電路

█控制電路當(dāng)前65頁，總共290頁。66無刷直流電動機(jī)控制器136425

濾波電路緩沖電路逆變電路接整流橋D7C3R3無刷直流電動機(jī)開關(guān)主電路當(dāng)前66頁，總共290頁。67無刷直流電動機(jī)控制器█

緩沖電路作用

減少開關(guān)管承受的尖峰電壓，使開關(guān)管工作在安全區(qū)域內(nèi)，提高主電路的可靠性。

C3：選用高頻性能好的無感電容

D7：選用快速恢復(fù)二極管或選用整體緩沖電路。當(dāng)前67頁，總共290頁。68無刷直流電動機(jī)控制器

█

逆變電路

分立功率器件：功率晶體管GTR、功率場效應(yīng)管MOSFET、絕緣柵晶體管

IGBT、可關(guān)斷晶閘管GTO、MCT

功率集成電路：功率開關(guān)管集成塊、智能化功率模塊IPM

當(dāng)前68頁，總共290頁。69無刷直流電動機(jī)控制器

█

驅(qū)動電路作用將控制電路的輸出信號進(jìn)行功率放大，并向各功率開關(guān)管送去能使其飽和導(dǎo)通和可靠關(guān)斷的驅(qū)動信號。

當(dāng)前69頁，總共290頁。70無刷直流電動機(jī)控制器█

驅(qū)動電路美國IR公司生產(chǎn)的六路集成驅(qū)動芯片（如IR2130），具有集成度高、速度快、過流欠壓保護(hù)、開關(guān)頻率高、價格便宜、調(diào)試方便等優(yōu)點。

當(dāng)前70頁，總共290頁。71無刷直流電動機(jī)控制器無刷直流電動機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)ucupBLDCMRh驅(qū)動電路A／D電流檢測三角波發(fā)生器PWM發(fā)生器電流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器位置信號處理邏輯控制單元運(yùn)行狀態(tài)判斷反饋電流綜合速度反饋單元PS當(dāng)前71頁，總共290頁。72無刷直流電動機(jī)控制器█控制電路的作用（1）●對轉(zhuǎn)子霍爾位置傳感器輸出的信號、

PWM

調(diào)制信號、正反轉(zhuǎn)和制動信號進(jìn)行邏輯綜合，給驅(qū)動電路提供相應(yīng)的導(dǎo)通和關(guān)斷信號；

當(dāng)前72頁，總共290頁。73無刷直流電動機(jī)控制器█控制電路作用（2）●

產(chǎn)生PWM調(diào)制信號，使電機(jī)電壓隨給定轉(zhuǎn)速信號的變化而變化；●

對電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)和電流環(huán)的調(diào)節(jié)；●

實現(xiàn)短路、過流和欠壓等故障保護(hù)功能。當(dāng)前73頁，總共290頁。74無刷直流電動機(jī)控制器控制電路形式

█

分立元件全模擬電路：目前少用█

專用集成控制電路：功能特定

█

數(shù)模混合控制電路：廣泛采用

█

全數(shù)字控制電路：發(fā)展方向當(dāng)前74頁，總共290頁。75無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成2）電機(jī)本體當(dāng)前75頁，總共290頁。76無刷直流電動機(jī)電機(jī)本體電機(jī)本體構(gòu)成█永磁轉(zhuǎn)子█定子繞組當(dāng)前76頁，總共290頁。77無刷直流電動機(jī)電機(jī)本體█

永磁轉(zhuǎn)子當(dāng)前77頁，總共290頁。78無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子徑向式切向式永磁體充磁方向SNNSSSSNN隔磁套NNSNNSS隔磁間隙軸軸當(dāng)前78頁，總共290頁。79無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子稀土磁鋼主磁極實心轉(zhuǎn)子鐵心軸NSNSSNNS

等厚磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)當(dāng)前79頁，總共290頁。80無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子

切向無間隔等厚磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)軸NSNSSNNS當(dāng)前80頁，總共290頁。81無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子軸NSNSNNSS

等徑磁極的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)當(dāng)前81頁，總共290頁。82無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子NSNS00徑向式

切向式稀土永磁磁極永磁電機(jī)氣隙磁密波形當(dāng)前82頁，總共290頁。83無刷直流電動機(jī)空載磁場當(dāng)前83頁，總共290頁。84無刷直流電動機(jī)空載磁場當(dāng)前84頁，總共290頁。85無刷直流電動機(jī)空載磁場當(dāng)前85頁，總共290頁。86無刷直流電動機(jī)空載磁場當(dāng)前86頁，總共290頁。87無刷直流電動機(jī)空載磁場當(dāng)前87頁，總共290頁。88無刷直流電動機(jī)空載磁場當(dāng)前88頁，總共290頁。89無刷直流電動機(jī)空載磁場當(dāng)前89頁，總共290頁。90無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子六極永磁無刷直流電動空載磁場當(dāng)前90頁，總共290頁。91增磁時的CPPM無刷電機(jī)當(dāng)前91頁，總共290頁。92無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子

1－空載特性曲線

2－負(fù)載特性曲線

3－永磁體退磁曲線空載工作點負(fù)載工作點磁鋼的空載和負(fù)載工作點當(dāng)前92頁，總共290頁。93無刷直流電動機(jī)永磁轉(zhuǎn)子磁鋼的低溫和高溫工作點

1－負(fù)載特性曲線

2－永磁體低溫退磁曲線

3－永磁體高溫退磁曲線低消耗溫工作點高溫工作點當(dāng)前93頁，總共290頁。94█定子繞組無刷直流電動機(jī)電機(jī)本體當(dāng)前94頁，總共290頁。95無刷直流電動機(jī)繞組型式█

整數(shù)槽分布繞組（q＝整數(shù)）█

分?jǐn)?shù)槽分布繞組（q＝分?jǐn)?shù)）█

變壓器式繞組（螺線管式繞組）當(dāng)前95頁，總共290頁。96無刷直流電動機(jī)整數(shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電動機(jī)，定子槽數(shù)Z＝12，極數(shù)2P＝4，

q＝12/4×3＝1。當(dāng)前96頁，總共290頁。97無刷直流電動機(jī)整數(shù)槽繞組A1,72,84,103,96,125,11YZBXC

槽電動勢星形圖順接線圈反接線圈A相1,74,10B相3,96,12C相5,112,8三相分相結(jié)果（q=1）當(dāng)前97頁，總共290頁。98無刷直流電動機(jī)整數(shù)槽繞組單層整距分布繞組展開圖123456789101112ABCXYZNSNS當(dāng)前98頁，總共290頁。99無刷直流電動機(jī)整數(shù)槽繞組A

相雙層短距分布繞組展開圖NSNS123456789101112NAX當(dāng)前99頁，總共290頁。100

█

某三相無刷直流電機(jī)，定子槽數(shù)Z＝15，極數(shù)2P＝4，q＝15/4×3＝5／4。無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組當(dāng)前100頁，總共290頁。101無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組

Z=12，2P＝4，q=1

Z＝15，2P＝4，q=5/4齒、極對齊，兩者相吸齒、極錯開，產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩整數(shù)槽分?jǐn)?shù)槽當(dāng)前101頁，總共290頁。102無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電機(jī)，定子槽數(shù)Z＝18，極數(shù)2P＝4，q＝18/4×3＝3／2。當(dāng)前102頁，總共290頁。103無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組192103114125136147158161718順接線圈反接線圈A相1,105,6,14,15B相4,138,9,17,18C相7,162,3,11,12三相分相結(jié)果（q=3/2）ABCXYZ當(dāng)前103頁，總共290頁。104無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組123456789101112131415161718NSNSNAXA

相繞組展開圖(a=2

)當(dāng)前104頁，總共290頁。105無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組456789101112131415161718123NSNSNBYB相繞組展開圖(a=2

)當(dāng)前105頁，總共290頁。106無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組789101112131415161718123456NSNSNCZC相繞組展開圖(a=2

)當(dāng)前106頁，總共290頁。107無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電機(jī)，定子槽數(shù)Z＝15，極數(shù)2P＝4，q＝15/4×3＝5／4。當(dāng)前107頁，總共290頁。108無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組192103114125136147158AYBCZX順接線圈反接線圈A相1,2,95,13B相4,11,128,15C相3,106,7,14三相分相結(jié)果（q=5/4）槽電動勢星形圖當(dāng)前108頁，總共290頁。109無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組ANSNS123456789101112131415A相繞組展開圖X順接組線圈:1,2,9反接組線圈:5,13當(dāng)前109頁，總共290頁。110無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組BYNSNS123456789101112131415B相繞組展開圖順接組線圈:4,11,12反接組線圈:8,15當(dāng)前110頁，總共290頁。111無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組NSNS123456789101112131415C相繞組展開圖順接組線圈:3,10反接組線圈:6,7,14CZ當(dāng)前111頁，總共290頁。112無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組NSNS123456789101112131415C相繞組端部的另一接法CZ當(dāng)前112頁，總共290頁。113無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電機(jī)，定子槽數(shù)Z＝27，極數(shù)2P＝6，q＝27/6×3＝3／2。當(dāng)前113頁，總共290頁。114無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組1,10,192,11,203,12,2122,13,423,14,524,15,625,16,78,17,269,18,27AXBYZC順接線圈反接線圈A相1,10,195,14,236,15,24B相4,13,228,17,269,18,27C相7,16,252,11,203,12,21三相分相結(jié)果（q=3/2）槽電動勢星形圖當(dāng)前114頁，總共290頁。115無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組123456789101112131415161718192021222324252627NSNSNSAX當(dāng)前115頁，總共290頁。116無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組456789101112131415161718192021222324252627123NSNSNSBY當(dāng)前116頁，總共290頁。117無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組789101112131415161718192021222324252627123456SNSNSNCZ當(dāng)前117頁，總共290頁。118無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組

█

某三相無刷直流電機(jī)，定子槽數(shù)Z＝36，極數(shù)2P＝8，q＝36/8×3＝3／2。當(dāng)前118頁，總共290頁。119無刷直流電動機(jī)分?jǐn)?shù)槽繞組1,10,192,11,203,12,2122,13,423,14,524,15,625,16,78,17,269,18,27AXBYZC順接線圈反接線圈A相1,10,19,285,6,14,15,23,24,32,33B相4,13,22,318,9,17,18,26,27,35,36C相7,16,25,342,3,11,12,20,21,29,30三相分相結(jié)果（q=3/2）槽電動勢星形圖當(dāng)前119頁，總共290頁。120無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組六槽永磁無刷直流電動機(jī)實物照片當(dāng)前120頁，總共290頁。121無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組I、槽數(shù)Z＝3，極數(shù)2P＝2；II、槽數(shù)Z＝6，極數(shù)2P＝4；III、槽數(shù)Z＝9，極數(shù)2P＝6；當(dāng)前121頁，總共290頁。122無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組AXCZBY軸槽數(shù)Z＝3，極數(shù)2P＝2CBAXYZI當(dāng)前122頁，總共290頁。123無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組軸A1X1X2A2Y1B1Z1C1B2Y2C2Z2II槽數(shù)Z＝6，極數(shù)2P＝4當(dāng)前123頁，總共290頁。124無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組1,4,72,5,83,6,9ABC槽電動勢星形圖線圈號A相1,4,7B相2,5,8C相3,6,9三相分相結(jié)果（q=0.5）III當(dāng)前124頁，總共290頁。125無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組123456789A相集中式繞組展開圖（a=3）AXSNNSNS當(dāng)前125頁，總共290頁。126無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組B

相集中式繞組展開圖（a=3）234567891BYSNNSNS當(dāng)前126頁，總共290頁。127無刷直流電動機(jī)變壓器式繞組C

相集中式繞組展開圖（a=3）345678912CZSNNSNS當(dāng)前127頁，總共290頁。128無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)組成3）霍爾位置傳感器當(dāng)前128頁，總共290頁。129無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器█霍爾效應(yīng)

1879年美國霍普金斯大學(xué)霍爾（E.H.Hall）發(fā)現(xiàn)，磁場中的導(dǎo)線有電流通過時，其橫向不僅受到力的作用，同時還出現(xiàn)電壓。隨后，人們又發(fā)現(xiàn)，不僅導(dǎo)體，而且半導(dǎo)體也存在霍爾效應(yīng)，而且更明顯。當(dāng)前129頁，總共290頁。130無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器控制電流IH霍爾電動勢E磁感應(yīng)強(qiáng)度B霍爾電動勢：當(dāng)前130頁，總共290頁。131無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器霍爾集成電路-0.02500.025B/T運(yùn)算放大器功率放大霍爾元件U0UccGND01234U0

/V開關(guān)型霍爾集成電路特性曲線當(dāng)前131頁，總共290頁。132█霍爾位置傳感器安裝

霍爾定子安裝

三個霍爾元件安裝在無刷電機(jī)的定子方，空間上彼此相差120o電角度分別與無刷電機(jī)定子三相繞組首端所在槽中心線對齊。無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器當(dāng)前132頁，總共290頁。133無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器█霍爾位置傳感器安裝

霍爾轉(zhuǎn)子安裝

與無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸安裝，薄磁片與霍爾元件氣隙1mm左右，永磁體軸線與無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子主磁極軸線垂直。

霍爾轉(zhuǎn)子可直接利用無刷電機(jī)的主轉(zhuǎn)子。當(dāng)前133頁，總共290頁。134無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器S霍爾元件電磁轉(zhuǎn)矩：CYBZXASNn霍爾磁片當(dāng)前134頁，總共290頁。135無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器█霍爾元件位置調(diào)校在大批量生產(chǎn)情況下，可以采用嚴(yán)格控制主轉(zhuǎn)子永磁體質(zhì)量的一致性和提高霍爾元件的貼裝精度的措施，從而省去霍爾元件位置調(diào)校工作，達(dá)到簡化操作程序、降低制造成本的目的。當(dāng)前135頁，總共290頁。136無刷直流電動機(jī)霍爾位置傳感器60o240o300o120oPCPB180o360oPAωtωtωt轉(zhuǎn)子位置檢測波形當(dāng)前136頁，總共290頁。137稀土永磁無刷直流電動機(jī)二、無刷電機(jī)原理與特性RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM當(dāng)前137頁，總共290頁。138無刷直流電動機(jī)原理與特性1.有刷直流電動機(jī)原理2.無刷電機(jī)運(yùn)行原理3.無刷電機(jī)基本關(guān)系4.無刷電機(jī)基本特性當(dāng)前138頁，總共290頁。139無刷直流電動機(jī)原理與特性1.有刷直流電動機(jī)原理當(dāng)前139頁，總共290頁。140定、轉(zhuǎn)子磁場正交有刷直流電動機(jī)原理fem=Bδliatem=femDa/2Tem=∑temk(k=1toN)＝CTΦδIaea=BδlvEa=∑eak(

k=1toN/2a

)=CeΦδn直流電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩NSTem,niafemfemfemfem當(dāng)前140頁，總共290頁。141有刷直流電動機(jī)原理

直流電動機(jī)基本關(guān)系

█

電樞電動勢：Ea=CeΦδn

█

電磁轉(zhuǎn)矩：Tem=CTΦδIa

█

電壓平衡方程式：U－2ΔU＝Ea+IaRa

█

轉(zhuǎn)速特性：當(dāng)前141頁，總共290頁。142有刷直流電動機(jī)原理1號線圈換向開始1號線圈正在換向1號線圈換向結(jié)束121212νK321

電刷靜止νK321νK321iaiaiaiaiaia2ia2ia2ia直流電動機(jī)的機(jī)械換向過程當(dāng)前142頁，總共290頁。143有刷直流電動機(jī)原理

1號線圈正在換向

νK321iaia2iai∑e12i1i2iai直流電動機(jī)的機(jī)械換向過程當(dāng)前143頁，總共290頁。144有刷直流電動機(jī)原理換向元件中的電動勢電抗電動勢旋轉(zhuǎn)電動勢當(dāng)前144頁，總共290頁。145有刷直流電動機(jī)原理換向元件中的電流直線換向電流附加換向電流當(dāng)前145頁，總共290頁。146有刷直流電動機(jī)原理νK321iaiai12iaiRb1Rb2νK321iaiaRb換向過程電刷與換向器的接觸電阻當(dāng)前146頁，總共290頁。147有刷直流電動機(jī)原理0.51t/TkRb1+Rb24Rb0換向元件回路串聯(lián)的總電阻當(dāng)前147頁，總共290頁。148有刷直流電動機(jī)原理t0ikTk∑e>0∑e<0換向元件中的附加電流當(dāng)前148頁，總共290頁。149有刷直流電動機(jī)原理直流電機(jī)的直線換向電流Tk0tiTkTk/2-IaIa電流換向時刻換向周期（ms）當(dāng)前149頁，總共290頁。150有刷直流電動機(jī)原理直流電機(jī)的延遲換向電流t0iTk/2<tc-IaIaTkiLiK當(dāng)前150頁，總共290頁。151有刷直流電動機(jī)原理直流電機(jī)的延遲換向電流t0itc

<

Tk/2-IaIaTkiLiK當(dāng)前151頁，總共290頁。152有刷直流電動機(jī)原理νK321iaiai12iai左刷（后刷）邊出現(xiàn)火花直流電動機(jī)的延遲換向當(dāng)前152頁，總共290頁。153有刷直流電動機(jī)原理νK321iaiai12iai右刷（前刷）邊出現(xiàn)火花直流電動機(jī)的超越換向當(dāng)前153頁，總共290頁。154有刷直流電動機(jī)原理換向極NSniaSkekererekBk順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向看，換向極的極性應(yīng)與主磁極的極性相反。主磁極換向極Nk直流電動機(jī)換向極的裝法當(dāng)前154頁，總共290頁。155有刷直流電動機(jī)原理直流電動機(jī)換向極的裝法SniaSkFaFkN換向極當(dāng)前155頁，總共290頁。156有刷直流電動機(jī)原理NSniaSkerekekerBk順著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向看，換向極的極性應(yīng)與主磁極的極性一致。直流發(fā)電機(jī)換向極的裝法Nk換向極當(dāng)前156頁，總共290頁。157有刷直流電動機(jī)原理NSnNSn直流電動機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流電機(jī)移動電刷位置改善換向當(dāng)前157頁，總共290頁。158無刷直流電動機(jī)原理與特性2.無刷電機(jī)運(yùn)行原理當(dāng)前158頁，總共290頁。159無刷直流電動機(jī)運(yùn)行原理

電機(jī)運(yùn)行原理分析模型FfSCXBFaCYBZANSnidAa)b)定、轉(zhuǎn)子磁場正交CnNZBYAANSXnnc)當(dāng)前159頁，總共290頁。160無刷直流電動機(jī)運(yùn)行原理有刷直流電動機(jī)NSTem,nCnNZBYAANSXnnc)無刷直流電動機(jī)定轉(zhuǎn)子交換位置當(dāng)前160頁，總共290頁。161無刷直流電動機(jī)運(yùn)行原理YCXBZAYC

原理分析模型展開圖SNnnSSNSSSNθ=90o永磁磁極θ：磁狀態(tài)角定子繞組等效磁極當(dāng)前161頁，總共290頁。162無刷直流電動機(jī)原理與特性3.無刷電機(jī)基本關(guān)系當(dāng)前162頁，總共290頁。163無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系█電磁轉(zhuǎn)矩█恒定轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生條件當(dāng)前163頁，總共290頁。164無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系360o0Bδ,ea,iaiaBδ180o150o30oeaβωtαNSθ1梯形波無刷直流電動機(jī)波形圖當(dāng)前164頁，總共290頁。165無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系三相電動勢、電流波形圖e,i00360o0iA180o150o30oeAiB120o240oeBeCiCωtωtωtA相B相C相當(dāng)前165頁，總共290頁。166無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系電動勢波形(磁密波形)電流波形相電動勢幅值電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩脈動系數(shù)不同波形的無刷直流電動機(jī)ettietitetitetit當(dāng)前166頁，總共290頁。167無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系

EPS無刷直流電動機(jī)的實測波形相電動勢霍爾位置信號當(dāng)前167頁，總共290頁。168無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系EPS

無刷直流電動機(jī)的實測波形相電動勢當(dāng)前168頁，總共290頁。169無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系EPS

無刷直流電動機(jī)的實測波形線電動勢當(dāng)前169頁，總共290頁。170無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系電流仿真波形電流實測波形EPS

無刷直流電動機(jī)的實測波形當(dāng)前170頁，總共290頁。171無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系三相星形六狀態(tài)三相星形三狀態(tài)相電動勢幅值平均電樞電流空載轉(zhuǎn)速平均電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)前171頁，總共290頁。172無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系uaucubiaibicRaL-MRaL-MRaL-Meaebec無刷直流電動機(jī)的等效電路當(dāng)前172頁，總共290頁。173無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系█三相（無中線）無刷直流電動機(jī)的瞬態(tài)電壓方程

ua、ub、uc—定子相繞組電壓；

R—定子相繞組電阻；

ia、ib、ic—定子相繞組電流；

L—定子相繞組電感；

ea、eb、ec—定子相繞組電動勢；

M—兩相繞組間的互感。當(dāng)前173頁，總共290頁。174無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系█三相（無中線）無刷直流電動機(jī)的狀態(tài)方程當(dāng)前174頁，總共290頁。175無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系

█無刷直流電動機(jī)動態(tài)特性由下列方程來描述當(dāng)前175頁，總共290頁。176無刷直流電動機(jī)基本關(guān)系無刷直流電動機(jī)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖當(dāng)前176頁，總共290頁。177無刷直流電動機(jī)原理與特性4.無刷電機(jī)基本特性當(dāng)前177頁，總共290頁。178無刷直流電動機(jī)基本特性

不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的機(jī)械特性█機(jī)械特性：nTem01：普通直流電動機(jī)

2：徑向式結(jié)構(gòu)無刷電動機(jī)（電感較?。?/p>

3：切向式結(jié)構(gòu)無刷電動機(jī)（電感較大）當(dāng)前178頁，總共290頁。179無刷直流電動機(jī)基本特性1000400030002000246n/(rpm)Tem/(N.m)02864246Tem/(N.m)Ia/(A)0

機(jī)械特性轉(zhuǎn)矩特性一臺稀土永磁無刷直流電動機(jī)（方波驅(qū)動）的實測特性當(dāng)前179頁，總共290頁。180稀土永磁無刷直流電動機(jī)三、無刷電機(jī)控制RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM當(dāng)前180頁，總共290頁。181無刷直流電動機(jī)控制1.無刷電機(jī)正反轉(zhuǎn)2.無刷電機(jī)回饋制動3.無刷電機(jī)起動與調(diào)速4.無刷電機(jī)閉環(huán)控制當(dāng)前181頁，總共290頁。182無刷直流電動機(jī)控制1.

無刷電機(jī)正反轉(zhuǎn)當(dāng)前182頁，總共290頁。183無刷直流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)1）無刷電機(jī)正向運(yùn)行當(dāng)前183頁，總共290頁。184無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行CXSBFaCYBZAFf三相星形六磁狀態(tài)idNSnθmax=120°AA、B

相繞組通入直流電流id

當(dāng)前184頁，總共290頁。185無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行CXSBFaCYBZAFfidNSnθmin=60°A電動機(jī)正轉(zhuǎn)60o電角度當(dāng)前185頁，總共290頁。186無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行SCYBZAFaFfXBCASNSnidA、C

相繞組通入直流電流id

當(dāng)前186頁，總共290頁。187無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行SCYBZAFaFfXBCASNSnid電動機(jī)正轉(zhuǎn)60o電角度當(dāng)前187頁，總共290頁。188無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行SCYBZXAFfFaCBANSnidB、C

相繞組通入直流電流id

當(dāng)前188頁，總共290頁。189無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行SCYBZXAFfFaCBANSnid電動機(jī)正轉(zhuǎn)60o電角度當(dāng)前189頁，總共290頁。190無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行FfXBCYZABCAFaNSSnidB、A

相繞組通入直流電流id

當(dāng)前190頁，總共290頁。191無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行FfXBCYZABCAFaNSSnid電動機(jī)正轉(zhuǎn)60o電角度當(dāng)前191頁，總共290頁。192無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行BCASidC、A

相繞組通入直流電流id

FfXBCYZAFaNSn當(dāng)前192頁，總共290頁。193無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行BCASidFfXBCYZAFaNSn電動機(jī)正轉(zhuǎn)60o電角度當(dāng)前193頁，總共290頁。194無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行XBCAZFaFfYBCANSSnidC、B

相繞組通入直流電流id

當(dāng)前194頁，總共290頁。195無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行XBCAZFaFfYBCANSSnid電動機(jī)正轉(zhuǎn)60o電角度當(dāng)前195頁，總共290頁。196無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行CXSBFaCYBZAFfidNSnAA、B

相繞組通入直流電流id

當(dāng)前196頁，總共290頁。197無刷直流電動機(jī)正向運(yùn)行

逆變器功率管驅(qū)動信號

V3300o180o180oV1V4V6120o240o60o60o360o120o240o300o360oV2V6V5ωtωtωtωtωtωt

三相電流波形

120o240o300o180o240o360oiCiBiAωtωtωt60o60o120o300o180o360oABACBCBAACCBBA當(dāng)前197頁，總共290頁。198無刷直流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)注：紅色字體電壓表示霍爾元件輸出高電平信號；

藍(lán)色字體電壓表示霍爾元件輸出低電平信號。霍爾元件信號電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)導(dǎo)通繞組導(dǎo)通管子導(dǎo)通繞組導(dǎo)通管子ukAukB

ukCABV1V6ACV1V2ukAukB

ukCACV1V2ABV1V6ukAukBukCBCV3V2CBV5V6ukAuKBukCBAV3V4CAV5V4ukA

uKBukCCAV5V4BAV3V4ukA

uKBukCCBV5V6BCV3V2當(dāng)前198頁，總共290頁。199無刷直流電動機(jī)反向運(yùn)行反向運(yùn)行時的三相電流波形120o300o180o240o360oiBiAωtωt60o180o360o240oiCωt60o120o300o當(dāng)前199頁，總共290頁。200無刷直流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)2）無刷電機(jī)反向運(yùn)行當(dāng)前200頁，總共290頁。201無刷直流電動機(jī)反向運(yùn)行AFaSCYBZXFfNSnA

、C相繞組通入直流電流id

CBidA當(dāng)前201頁，總共290頁。202無刷直流電動機(jī)反向運(yùn)行電動機(jī)反轉(zhuǎn)60o電角度FfAFaSCYBZXNSnCBidA當(dāng)前202頁，總共290頁。203無刷直流電動機(jī)反向運(yùn)行FfAFaSCYBZNSnCBidAA

、B相繞組通入直流電流id

當(dāng)前203頁，總共290頁。204無刷直流電動機(jī)反向運(yùn)行AFaSCYBZNSnCBidA電動機(jī)反轉(zhuǎn)60o電角度Ff當(dāng)前204頁，總共290頁。205無刷直流電動機(jī)控制2.無刷電機(jī)回饋制動

當(dāng)前205頁，總共290頁。206無刷直流電動機(jī)回饋制動正向制動時電磁轉(zhuǎn)矩的方向

正向電動運(yùn)行正向回饋制動TemTem,nnTLTL當(dāng)前206頁，總共290頁。207無刷直流電動機(jī)回饋制動█

回饋制動原理

只要改變同一磁極下電樞電流的方向，就可改變電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方向（fem=Bδlia），產(chǎn)生制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)進(jìn)入正向制動（回饋發(fā)電）狀態(tài)，將機(jī)械動能轉(zhuǎn)換為電能消耗在直流環(huán)的電阻Rh（或?qū)﹄姵爻潆姡．?dāng)前207頁，總共290頁。208無刷直流電動機(jī)回饋制動CBididBCAAABBA改變同一磁極下電樞電流的方向當(dāng)前208頁，總共290頁。209無刷直流電動機(jī)回饋制動█回饋制動方法

改變同一磁極下電樞電流的方向，只須把同一橋臂上下兩個功率管的導(dǎo)通時刻互換即可。如正向電動時V1導(dǎo)通的時刻由V4來代替，V6導(dǎo)通的時刻由V3來代替，電動機(jī)就會產(chǎn)生正向制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)前209頁，總共290頁。210無刷直流電動機(jī)回饋制動CSBXFaCYBZAFfNSnid正向制動前電機(jī)處于正向電動狀態(tài)當(dāng)前210頁，總共290頁。211無刷直流電動機(jī)回饋制動idBCASXFaCYBZAFfNSn正向制動時電樞磁動勢改變方向當(dāng)前211頁，總共290頁。212無刷直流電動機(jī)回饋制動正向電動狀態(tài)回饋制動XFaCYBZAFfNSnXFaCYBZAFfNSn當(dāng)前212頁，總共290頁。213無刷直流電動機(jī)控制正向電動反向電動正向回饋運(yùn)行正向回饋過程反向回饋1234Temn當(dāng)前213頁，總共290頁。214無刷直流電動機(jī)控制

3.無刷電機(jī)起動與調(diào)速當(dāng)前214頁，總共290頁。215無刷直流電動機(jī)起動與調(diào)速

1）

無刷電機(jī)起動當(dāng)前215頁，總共290頁。216█無刷直流電動機(jī)起動無刷直流電動機(jī)起動

同樣，無刷直流電動機(jī)全壓起動時起動電流也很大，這是主電路功率開關(guān)管和電機(jī)所不允許的。通常采用降壓起動，以限制起動電流。當(dāng)前216頁，總共290頁。217無刷直流電動機(jī)起動與調(diào)速

2）

無刷電機(jī)調(diào)速當(dāng)前217頁，總共290頁。218無刷直流電動機(jī)調(diào)速電動汽車要求的驅(qū)動電機(jī)機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速當(dāng)前218頁，總共290頁。219無刷直流電動機(jī)調(diào)速調(diào)速方法

█

降壓調(diào)速

█

弱磁調(diào)速當(dāng)前219頁，總共290頁。220無刷直流電動機(jī)降壓調(diào)速ωtupuωt電流調(diào)節(jié)器輸出信號三角波發(fā)生器輸出信號PWM發(fā)生器輸出信號PWM信號產(chǎn)生原理uruc當(dāng)前220頁，總共290頁。221無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速調(diào)速方法

█

控制方法

█

結(jié)構(gòu)方法當(dāng)前221頁，總共290頁。222無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速█控制方法

即改變逆變器開關(guān)元件的觸發(fā)角，使定子電流的相位提前，產(chǎn)生一個去磁的電樞磁動勢，削弱永磁磁場。█加弱磁線圈即在電機(jī)定子鐵芯中加入弱磁線圈，通入直流電流，產(chǎn)生一個軸向附加磁場，根據(jù)電流方向不同，可以削弱（或增加）永磁磁場。當(dāng)前222頁，總共290頁。223無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

█

控制方法當(dāng)前223頁，總共290頁。224無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

Fad=0，無去磁作用FδFa=FaqCYBZAFfNSn

θ=90o當(dāng)前224頁，總共290頁。225無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

Fad的最大去磁作用FaqFadFδFaCYBZAFfNSn

θ=120o90o<θ<120o當(dāng)前225頁，總共290頁。226無刷直流電動機(jī)增磁調(diào)速Fad的最大增磁作用FadFδFaqFaCYBZAFfNSn

θ=60o當(dāng)前226頁，總共290頁。227無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速e,i00360o0iA180o150o30oeAiB150o270oeBeCiCωtωtωtα電流超前電動勢相位角α當(dāng)前227頁，總共290頁。228無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速1200

1600

20002400n/(r?min-1)Tem(N.m)204060801201401600α=45oα=40oα=30oα=0不同相位角α?xí)r無刷電機(jī)機(jī)械特性當(dāng)前228頁，總共290頁。229無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速█

增大電流超前角α可顯著提高電動機(jī)的調(diào)速范圍；█

α的增大意味著電動機(jī)直軸去磁電流的增大，直軸電樞反應(yīng)去磁增大，從而實現(xiàn)電動機(jī)的弱磁；█

α的增大將導(dǎo)致電動機(jī)轉(zhuǎn)矩紋波增大，這些脈動轉(zhuǎn)矩頻率較高，對電機(jī)運(yùn)行影響不大；同時也將導(dǎo)致電樞電流的增大，電機(jī)溫升有所提高。當(dāng)前229頁，總共290頁。230無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

█

結(jié)構(gòu)方法當(dāng)前230頁，總共290頁。231無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

混合勵磁無刷直流電動機(jī)內(nèi)定子鐵心外轉(zhuǎn)子鐵心永磁極鐵極勵磁繞組當(dāng)前231頁，總共290頁。232無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

混合勵磁無刷直流電動機(jī)樣機(jī)當(dāng)前232頁，總共290頁。233無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

混合勵磁無刷電機(jī)增磁原理永磁磁通勵磁磁通合成磁通當(dāng)前233頁，總共290頁。234無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速永磁磁通勵磁磁通合成磁通

混合勵磁無刷電機(jī)弱磁原理當(dāng)前234頁，總共290頁。235無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速

勵磁磁通的去磁作用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o空間電角度S

N勵磁磁通感應(yīng)極N勵磁電流S

當(dāng)前235頁，總共290頁。236無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速勵磁磁通的增磁作用（改變勵磁電流的方向）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o空間電角度S

SNN當(dāng)前236頁，總共290頁。237無刷直流電動機(jī)弱磁調(diào)速樣機(jī)的輸出電壓波形調(diào)節(jié)CPPM電機(jī)氣隙磁通，可使電壓有效值改變超過±30％。A：23.46VB：18.13VC：11.52V當(dāng)前237頁，總共290頁。238無刷直流電動機(jī)控制4、無刷電機(jī)閉環(huán)控制當(dāng)前238頁，總共290頁。239無刷直流電動機(jī)閉環(huán)控制+∑|iA||iB||iC|÷2PIPWMPS+A+B+C-A-B-C_I*REFIFiAiBiC邏輯變換無刷直流電動機(jī)控制框圖當(dāng)前239頁，總共290頁。240無刷直流電動機(jī)閉環(huán)控制█

三相繞組電流經(jīng)絕對值處理后相加再除以2

得到反饋電流IF

，這一電流代表了電機(jī)的等效電樞電流；當(dāng)前240頁，總共290頁。241無刷直流電動機(jī)閉環(huán)控制█

無刷電機(jī)三相繞組的通電次序由轉(zhuǎn)子位置傳感器PS的三個信號決定，對該信進(jìn)行邏輯處理后得到三相逆變橋六個開關(guān)器件的驅(qū)動信號；當(dāng)前241頁，總共290頁。242無刷直流電動機(jī)閉環(huán)控制█

給定信號I＊REF

與反饋電流IF

相比較，由PI調(diào)節(jié)器輸出來調(diào)節(jié)

PWM

波的寬度；當(dāng)IF<I＊REF

時，調(diào)節(jié)器使PWM

脈沖變寬；當(dāng)IF>I＊REF

時，使PWM脈沖變窄。當(dāng)前242頁，總共290頁。243無刷直流電動機(jī)變結(jié)構(gòu)控制█

同步電動機(jī)的特點穩(wěn)速精度高，可開環(huán)控制█無刷直流電動機(jī)的特點起動和調(diào)速性能好當(dāng)前243頁，總共290頁。244無刷直流電動機(jī)變結(jié)構(gòu)控制

綜合兩者的優(yōu)點，在同一控制線路中實現(xiàn)電機(jī)的兩種運(yùn)行方式，即電機(jī)處于起動或調(diào)速過程時，采用無刷直流電動機(jī)運(yùn)行模式，一旦電機(jī)的轉(zhuǎn)速到了給定值附近時，馬上進(jìn)入同步電動機(jī)模式。當(dāng)前244頁，總共290頁。245無刷直流電動機(jī)變結(jié)構(gòu)控制█

這種系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)不變，所不同的是系統(tǒng)的控制軟件。電機(jī)同步運(yùn)行時，CPU只需按一定的頻率控制電機(jī)的換向；一旦失步，電機(jī)馬上進(jìn)入無刷直流電動機(jī)運(yùn)行，并重新將其牽入同步。當(dāng)前245頁，總共290頁。246無刷直流電動機(jī)變結(jié)構(gòu)控制轉(zhuǎn)速給定

無刷直流電動機(jī)運(yùn)行模式同步電動機(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)速檢測轉(zhuǎn)速反饋

+_轉(zhuǎn)速當(dāng)前246頁，總共290頁。247稀土永磁無刷直流電動機(jī)RareEarthPermanentMagnetBrushlessDCMotor，BLDCM

四、無刷電機(jī)脈動轉(zhuǎn)矩當(dāng)前247頁，總共290頁。248無刷直流電動機(jī)脈動轉(zhuǎn)矩?zé)o刷電機(jī)脈動轉(zhuǎn)矩分類█齒槽脈動轉(zhuǎn)矩█換相脈動轉(zhuǎn)矩當(dāng)前248頁，總共290頁。249無刷直流電動機(jī)脈動轉(zhuǎn)矩齒槽脈動轉(zhuǎn)矩當(dāng)前249頁，總共290頁。250無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩

齒槽轉(zhuǎn)矩脈動

由于定子齒槽的存在，不同位置磁路上的磁阻存在差異，使氣隙磁場（電動勢）在空間分布（時間）上出現(xiàn)鋸齒波，進(jìn)而引起齒槽轉(zhuǎn)矩脈動。當(dāng)前250頁，總共290頁。251無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩永磁體定子齒槽齒槽對氣隙磁密波的影響當(dāng)前251頁，總共290頁。252無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩?zé)o刷電機(jī)一相電動勢波形當(dāng)前252頁，總共290頁。253無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩

齒槽轉(zhuǎn)矩脈動的削弱方法

1.斜極（槽）法

2.輔助槽法

3.分?jǐn)?shù)槽法

4.磁性槽楔法

5.減小槽口寬度當(dāng)前253頁，總共290頁。254無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩NN整體斜極階梯斜極斜極（槽）法當(dāng)前254頁，總共290頁。255無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩開輔助槽10極/12槽無刷吊扇當(dāng)前255頁，總共290頁。256無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩10極/12槽無刷吊扇轉(zhuǎn)矩實測波形開輔助槽未開輔助槽當(dāng)前256頁，總共290頁。257無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩未開輔助槽轉(zhuǎn)矩波形的頻譜分析當(dāng)前257頁，總共290頁。258無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩開輔助槽轉(zhuǎn)矩波形的頻譜分析當(dāng)前258頁，總共290頁。259無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩6極/18槽整數(shù)槽繞組無刷電機(jī)當(dāng)前259頁，總共290頁。260無刷電機(jī)齒槽脈動轉(zhuǎn)矩6極/9槽分?jǐn)?shù)槽繞組無刷電機(jī)當(dāng)前260頁，總共290頁。261無刷直流電動機(jī)脈動轉(zhuǎn)矩?fù)Q相脈動轉(zhuǎn)矩當(dāng)前261頁，總共290頁。262無刷直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動無刷直流電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)前262頁，總共290頁。263無刷直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動ttttteAtiA當(dāng)前263頁，總