无刷直流电动机调速器组装工艺.doc

无刷直流电动机调速器组装工艺 陈先勇摘 要：目前在工业先进的国家里,工业自动化领域中的有刷直流电动机已经逐步被无刷直流电动机所替代。随着电子技术的进步,电子工业的发展,电子元器件的价格不断下降。考虑综合指标(系统性能、重量、能量消耗等)之后,无刷直流电机的应用正处上升趋势。我所设计的是直流无刷电动机的调速器。关键词：无刷直流电动机；霍尔位置传感器；调速；引 言：无刷直流电动机是近年迅速兴起的一种新型电机，它广泛应用与工业，农业，以及军事等领域。 无刷直流电动机系统既保持了直流电动机良好的调速控制特性，由具有寿命长、可靠性高、无换向火花及低噪音等优点，又消除了电刷和换向器的机械接触。它的应用将越来越广。1无刷直流电动机的发展和研究状况无刷直流电动机是近年来随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电动机。传统的直流电动机存在换向器，因而存在碳刷磨损和碳刷粉末玷污线圈绝缘及其它零部件问题，由此带来火花、维护困难、寿命短等致命缺陷，但直流电动机的调速性能好，起动性能好，故在调速性能要求高的场合，可用直流电动机。随着电子技术的迅速发展和高能永磁材料的出现，能使直流电动机做得和交流电动机一样结构简单，耐用，而又具有良好的性能。它是现代工业设备、现代科学技术和军事装备中重要的机电元件之一。无刷直流电动机是以法拉第的电磁感应定律为基础，而又以新兴的电子技术、数字电子技术和各种物理原理为后盾。因此它具有很强的生命力。 1.1无刷直流电动机的发展和特点研究和分析微特电机的应用和发展，人们肯定会得出这样的看法和结论：无刷直流电动机将会持续目前迅速发展的势头，并将在要求高性能的应用领域中逐步取代其他类型的电机，占主导地位。由于无刷直流电动机保持着有刷直流电动机的优良控制特性,在电磁结构上和有刷直流电动机一样,但它的电枢绕组放在定子上,转子上放永久磁钢。无刷直流电动机的电枢绕组相交流电机的绕组一样,采用多相形式,经由驱动器接到直流电源上,定子采用位置传感器实现电子换向代替有刷电机的电刷和换向器,各相逐次通电产生电流,和转子磁极主磁场相互作用,产生转矩。和有刷直流电机相比,无刷直流电动机由于革除了电的滑动接触机构,因而消除了故障的主要根源。由于转子上没有绕组,因此就没有电的损耗。又由于主磁场是恒定的,因此铁损也是极小的(在方波电流驱动时,电枢磁势的轴线是脉动的,会在转子铁心内产生一定的铁损)。总的来说,除了轴承旋转产生摩擦损耗外,转子的损耗很小,因而进一步增加了工作的可靠性。随着电子技术的进步,电子工业的发展,电子元器件的价格不断下降。考虑综合指标(系统性能、重量、能量消耗等)之后,无刷直流电机的应用正处于上升趋势。在工业应用中,无刷直流电动机在快速性、可控性、可靠性、体积小、重量轻、节能、效率、耐受环境和经济性等方面具有明显优势。近几年,随着稀土永磁材料和电力电子器件性能价格比的不断提高,无刷直流电动机作为中小功率高性能调速电机和伺服电机在工业中的应用越来越广泛。1.2无刷直流电动机的研究和开发进展稀土永磁无刷电动机效率高,性能好,体积小,重量轻,安全可靠,无需维修,寿命长,因而已经被广泛地应用在数控机床、航空航天、计算机外围设备等高科技领域中。现代的无刷直流电动机,其构造实际上是1台永磁式步进电动机(一种永磁式同步电动机)。其转子是由永久磁铁组成,定子上存在着多相绕组,如图1所示的是常用的三相无刷电机的结构系统示意图。图1.1 无刷电机结构系统 除此之外,有人已经开发研制了高性能的五相直流无刷电机,高性能价格比的两相无刷直流电动机。它们使用的都是直流电源,通过如图1所示的闭环控制线路,将直流电源按照给定的顺序轮流地接通各相绕组,使无刷电动机达到给定的运行特性。可见,无刷直流电动机就其基本结构系统而言,主要包括永磁电动机本体、控制电路和位置传感器三部分组成,其原理方框图如图2所示。由此可见,无刷直流电动机的性能价格比主要由上述三部分决定。图1.2 无刷直流电动机结构原理框图永磁电动机本体的性能价格比主要由所选用的永磁材料本身的性能价格比和无刷电动机磁路结构设计和工艺的合理性决定。1.3 无刷直流电动机在工业中的应用目前在工业先进的国家里,工业自动化领域中的有刷直流电动机已经逐步被无刷直流电动机所替代。现在从国外进口的设备中,已经很少看到以有刷直流电动机作为执行电动机的系统了。这些国家相关的公司(如美国、英国、日本、德国等)已经不再大量生产伺服驱动用的有刷直流电动机了。在一般的工业驱动应用领域,不论电机设计还是系统设计,提高效率节约能量都应该被放在重要的位置。据报道,美国55%以上的电力是消耗在电动机运行上,因此提高电动机的效率,很有意义。在所有类型电机中,无刷直流电动机的损耗最小、效率最高。有资料做过对比分析, 对于