紧凑型无刷直流电机一体化系统的研究及结构优化

摘要

由于无刷直流电动机具有优良的特性，因而广泛的应用于各种精密控制领域。紧凑型无刷直流电动机是一种新结构原理的无刷直流电动机，具有体积小、结构紧凑、效率高等突出优点，符合高效节能的发展趋势。
　　本文对紧凑型无刷直流电机的一体化系统进行了研究。为了满足电机设计工程的需要，利用VisualBasic6.0语言开发了的通用性较强的小功率无刷直流电机CAD软件，其中包含了紧凑型无刷直流电机的CAD设计。该软件具有操作简便、界面友好等优点。
　　分析了紧凑型无刷直流电机的特殊结构，从性能、安装加工工艺等方面对分装式定子结构进行了优化设计。然后通过理论分析和有限元计算两方面对电机齿槽力矩进行了分析计算，获得了几种抑制齿槽力矩的方法。
　　开发了基于电机专用控制芯片UCC3626的通用型三相方波无刷电机驱动控制器。该驱动器包含了转向控制电路、限流保护电路、隔离电路等。可实现电机的使能、转向和调速控制。最后用Magtrol自动测试系统对所开发的紧凑型无刷电机系统进行了实验测试，试验结果表明，该紧凑型无刷电机系统和普通无刷电机系统相比具有能量密度很高、效率高、机械特性硬、齿槽力矩小的等优点，具有非常好的应用前景。

目录

紧凑型无刷直流电机一体化系统的研究及结构优化

STUDY ON COMPACT BLDCM SYSTEM AND ITS STRUCTURE OPTIMIZATION

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 无刷直流电动机的特点

1.2 国内外无刷直流电机的研究现状

1.2.1 前期设计

1.2.2 气隙磁场和电磁转矩的分析

1.2.3 电机损耗的研究

1.3 紧凑型无刷直流电动机的主要特点及发展方向

1.3.1 紧凑型无刷直流电动机的主要特点

1.3.2 紧凑型无刷直流电动机的潜在发展方向

1.4 研究的主要任务

第2章 无刷电机CAD程序设计

2.1 引言

2.2 程序的总体结构

2.3 本程序的特点

2.3.1 自动选线规

2.3.2 图表与曲线的数学处理

2.3.3 逻辑判断功能的设置

2.3.4 辅助图表的设置

2.3.5 紧凑结构的特殊处理

2.4 各模块窗体的设计

2.4.1 主窗体

2.4.2 模式选择窗体

2.4.3 输入输出窗口的设计

2.4.4 报错、提示、辅助窗口的设计及功能

2.5 算例

2.6 本章小结

第3章 紧凑型无刷直流电机结构分析及优化设计

3.1 引言

3.2 紧凑无刷电机的结构分析及优化

3.3 理想齿槽力矩的分析及抑制

3.3.1 理想齿槽力矩的理论分析

3.3.2 定子槽口和齿冠宽度对齿槽力矩的影响的理论分析及仿真计算

3.4 非理想齿槽力矩的分析及抑制

3.4.1 无刷直流电机非理想磁路时的齿槽力矩存在原因

3.4.2 定子缺陷对齿槽力矩的影响

3.4.3 转子缺陷对齿槽力矩的影响

3.4.4 非理想齿槽力矩的抑制

3.5 纹波力矩的分析及抑制

3.6 本章小结

第4章 方波驱动电路的设计

4.1 总体结构设计

4.2 控制电路设计

4.2.1 电机专用控制芯片UCC3626介绍

4.2.2 控制电路的实现

4.2.3 外围电路设计

4.3 功率驱动电路设计

4.3.1 功率驱动芯片IR2110介绍

4.3.2 功率驱动电路的实现

4.4 其他辅助电路的设计

4.4.1 隔离电路设计

4.4.2 缓冲电路设计

4.4.3 过流保护电路设计

4.5 本章小结

第5章 紧凑型无刷直流电动机的实验研究

5.1 引言

5.2 电机试验系统

5.3 电机的性能测试

5.3.1 电机本体参数测试

5.3.2 空载状态试验

5.3.3 额定状态试验

5.3.4 机械特性和效率特性试验

5.3.5 绕组温升试验

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢