无刷直流电动机毕业论文

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1、第一章直流电动机简介1.1直流电动机的发展近三十年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制特性，在相当长的一段时间内一直在运动控制领域占据主导地位。但是，有机械接触电刷-换向器一直是电流电机的一个致命弱点，它降低了系统的可靠性，限制了其在很多场合中的使用

2、。为了取代有刷直流电动机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kW,可设计到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。1987年，在北京举办的联邦德国金属

3、加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热潮。经过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。1.2直流电机的结构直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴

4、、电枢铁心、电枢绕阻、换向器和风扇等组成。361.3无刷直流电动机的特点无刷直流电动机保持着有刷直流电机的优良机械及控制特性，在电磁结构上和有刷直流电机一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子上放置永久磁钢。无刷直流电动机的电枢绕组像交流电机的绕组一样，采用多相形式，经由逆变器接到直流电源上，定子采用位置传感器实现电子换相来代替有刷直流电机的电刷和换向器，各相逐次通电产生电流，定子磁场和转子磁极主磁场相互作用，产生转矩。和有刷直流电动机相比，无刷直流电动机由于取消了电机的滑动接触机构，因而消除了故障的主要根源。转子上没有绕组，也

5、就没有了励磁损耗，又由于主磁场是恒定的，因此铁损也是极小的。总的说来，除了轴承旋转产生磨损外，转子的损耗很小，因而进一步增加了工作的可靠性。1.4无刷直流电动机的应用由于无刷直流电动机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，又采用电子换向器替代了传统直流电动机的机械换向装置，克服了电刷和换向器所引、火花、电磁干扰、寿命短等一系列弊病。故在当今国民经济的各个领域的应用日益普及。无刷直流电动机的应用主要有以下几方面：1.定速驱动方面的应用一般工业场合不需要调速的领域以往大多是采用三相或单相交流异步和同步电动机

6、。随着电力电子技术的进步，在功率不大于10kw且连续运行的情况下，为了减少体积，节省材料，提高效率和降低能耗，越来越多的电动机正被无刷直流电动机逐步取代，这类应用有自动门、电梯、水泵、风机等。而在功率较大的场合，由于一次成本和投资较大，除了永磁电动机外还要增加驱动器，因此目前较少有应用。2.调速驱动方面的应用速度需要任意设定和调节，但控制精度要求不高的调速系统分为两种：一种是开环调速系统，另一种是闭环调速系统(此时的速度反馈器件多采用低分辨率的脉冲编码器或交、直流测速等)。通常采用的电机主要有三种：直流电动机、交流异步电动机

7、和无刷直流电动机。这在包装机械、食品机械、印刷机械、物料输送机械、纺织机械和交通车辆中有大量应用。36调速应用领域最初用得最多的是直流电动机，随着交流调速技术特别是电力电子技术和控制技术的发展，交流变频技术获得了广泛应用，变频器和交流电动机迅速渗透到直流调速系统的绝大多数应用领域。近几年来，由于无刷直流电动机体积小、重量小和高效节能等一系列优点，中小功率的交流变频系统正逐步被无刷直流电动机系统所取代，特别是在纺织机械、印刷机械等原来应用变频系统较多的领域，而在一些直接由电池供电的直流电动机应用领域，则更多的由无刷直流电动机所

8、取代。3.精密控制方面的应用伺服电动机在工业自动化领域的高精度控制中扮演了一个十分重要的角色，应用场合不同，对伺服电动机的控制性能要求也不尽相同，在实际应用中，伺服电动机有各种不同的控制形式：转矩控制/电流控制、速度控制、位置控制。无刷直流电动机由于其良好的控制性能，在高速、高精度定位系统