毕业设计（论文）：无刷直流电机控制器的设计

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1、江苏食品职业技术学院毕业设计（论文）1绪论1.1电动自行车的概述1.1.1电动自行车的产生我国改革开放的深入和社会随着生产力的发展,人们生活节奏的加快,活动范围的不断扩大,人们希望获得一种轻便快捷、简单安全的交通工具，因此开发无污染的绿色环保电动自行车成为目前的一大发展趋势。前几年,人们选择了燃油助动车,但由于燃油助动车采用小容量二冲程汽油发动机为动力,其废气排放浓度是一般轿车的3～5倍,其污染问题引起了社会各界和主管部门的高度重视。电动自行车并不是简单地在自行车上加上电池和电动机,而是包括电池、控制系统、传动系统、电

2、机四大块,并且采用了很多的新技术和新材料。单从其驱动装置——电机来看就有很高的技术含量。电动自行车的电机经过十多年的发展,曾经有变频电机、开关磁阻电机、有刷直流电机、无刷电机等多种驱动方案。经过市场验证,目前较为成熟的有两大类:一类是带减速齿轮的有刷电机,有盘式结构和圆柱结构两种；另一类是不带减速齿轮的直接驱动的无刷直流电机。1.1.2电动自行车种类电动自行车一般分为两类，一种是“零启动电动自行车”，一般称为电动自行车，这种电动自行车尽管有脚踏骑行功能，但可以完全靠电动骑行。还有一种是“智能型电动自行车”，这种智能型电

3、动自行车不能完全电动骑行，是需要人力骑行的助力电动自行车，一般为一比一助力即人机对等出力。不过现在有些电动车控制器将这两种功能综合在一起，通过功能选择按键可以选择相应的骑行模式。1.1.3电动自行车所面临的挑战上世纪九十年代，电动自行车在国内露面，尽管不少城市采取“不鼓励、不禁止”的双不政策，但短短几年，便风靡一时。在城市公交拥挤不堪，私家车花费太高的现实下，人们发现，快捷、省力的电动自行车不失为理想的代步工具。但是，现在绝大多数电动自行车使用铅酸电池，废弃后若得不到有效处理，将严重污染环境，其危害甚至比汽车尾气还要大

4、。而铅酸电池，主要由铅、硫酸、部分其他金属及塑料组成，其内部所含硫酸浓度接近于纯硫酸，酸液具有高溶解性，这种酸液里含有大量的铅、无机盐，随意排放将严重污染土壤和水源，并产生铅蒸气，对空气环境、生态平衡造成破坏。27江苏食品职业技术学院毕业设计（论文）据统计，一组电动车的废电池会污染上万吨水。铅不易被排出体外，还会引发人体代谢、生殖及神经等方面的疾病，而人体的铅含量一旦超标，就会导致智力下降、胎儿畸形，易诱发儿童的恶性肿瘤，甚至导致死亡。因此，目前有部分厂商开始使用锂电池作为电动车的动力源，但锂电池的价格普遍会比铅酸电池

5、高很多，厂家推出这类产品后，是否能够被消费者接收还有待市场的检验。1.2发展趋势及其应用目前，一些跨行业的大集团，特别是摩托车、家电等行业都注意电动自行车的市场空间，组织人力、财力的投入，研究、开发电动自行车，再加上一批装配型的小型企业出现，现在全国有近300家的生产厂，电动自行车产业大有一哄而起、蜂拥而上的趋势。但电动自行车的第三次升温，首先得益于政府的支持，交通管理部门将电动自行车列为非机动车，使其享受与自行车相同的上牌、管理待遇。市民购买使用电动自行车如同购买自行车一样方便，无需行使证、驾驶证，无需每年验车。电动

6、自行车第三次“起跑”的关键动力是市场需求，近年来，市场范围不断扩大，部分工薪族购买省力轻便的代步工具的需求越来越旺，各城市注重城市环境，对燃油车停止上牌，逐步淘汰。随着各企业回收废旧电池、统一处理，认同电动自行车是绿色环保交通工具的政府部门以及消费者也越来越多，这就进一步促使电动自行车走进了千家万户，电动自行车虽然前景喜人，但各路诸侯市场分割，市场竞争将日趋激烈，甚至白炽化。总之，如果说2006年以前的电动车厂家和电脑装机商一样，就是采购回来一堆东西，组装成车子而没有什么可圈可点的技术含量的话，那么2007年恐怕就是一

7、个分水岭，随着竞争的激烈和品牌效应的逐渐形成，更加重要的是零配件供货的涨价将在最大程度上压缩整个厂家的利润，优胜劣汰的速度必将加剧。1.3课题的研究目的本课题主要介绍以MC33035为核心构成的无刷直流电机控制器的设计,主要涉及核心控制电路的构成、IR2103的驱动、调速电路的实现、保证系统运行可靠性的抗干扰等方面的内容。而研究出高效率的绿色环保的电动自行车才是本课题的最终目的。27江苏食品职业技术学院毕业设计（论文）2无刷直流电动机概述2.1无刷直流电机的发展近年来,随着石油能源的日趋紧张以及人们环保意识的增强,电动

8、自行车越来越受欢迎。用无刷电机驱动已成为电动车的发展方向。永磁直流无刷电机是近年来迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机。该电机由定子、转子和转子位置检测元件霍尔传感器等组成,既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便的特点,又具有直流电机良好的调速特性,并且无机械式换相器,现已广泛应用于各种调速场合。无刷直流电机因其体积小、转矩高