1、首先，話題的來源話題來自實(shí)際生產(chǎn)二、設(shè)計(jì)的意義和國(guó)內(nèi)外條件1.1設(shè)計(jì)的意義一個(gè)多世紀(jì)以來，電機(jī)作為一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。電機(jī)的主要類型有：dc電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)。傳統(tǒng)的dc電機(jī)因其優(yōu)良的線性機(jī)械特性、較寬的速度范圍、良好的起動(dòng)性能和簡(jiǎn)單的控制電路，長(zhǎng)期以來被廣泛應(yīng)用于各種驅(qū)動(dòng)裝置和伺服系統(tǒng)中。無刷dc電機(jī)的組成：無刷dc電機(jī)是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是由電機(jī)本體、位置檢測(cè)器、逆變器和控制器組成的自同步電機(jī)系統(tǒng)或自控變頻同步電機(jī)。位置檢測(cè)器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)，控制器邏輯處理轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)。開關(guān)信號(hào)以一定的順序觸發(fā)逆變器中

2、的功率開關(guān)器件，并以一定的邏輯關(guān)系將電源分配給電機(jī)定子的各相繞組，使電機(jī)產(chǎn)生連續(xù)的轉(zhuǎn)矩。無刷dc電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)低噪音：由于沒有機(jī)械刷或滑環(huán)刷，無刷dc電機(jī)消除了除支撐、連接和負(fù)載以外的機(jī)械噪音。2)高效率：無刷dc電機(jī)是目前最高效的電機(jī)之一，這是由于其使用永磁體的恒定和連續(xù)磁場(chǎng)。在合適的運(yùn)行條件下，永磁無刷dc電機(jī)的永磁體具有很小的退磁系數(shù)。3)無需勵(lì)磁：如上所述，無刷dc電機(jī)使用永磁體產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，從而省略了傳統(tǒng)電機(jī)的電勵(lì)磁部分。4)維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)：無刷dc電機(jī)不需要機(jī)械電刷和移相器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，使用壽命比傳統(tǒng)的dc電機(jī)更長(zhǎng)。5)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：無刷dc電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)電

3、流成正比，反饋裝置簡(jiǎn)單，不需要絕對(duì)位置編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器，比交流電機(jī)更容易控制。由于這個(gè)原因，許多半導(dǎo)體制造商已經(jīng)生產(chǎn)了適合于無刷dc電機(jī)控制的專用集成電路控制芯片。目前，無刷dc電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。近年來，國(guó)內(nèi)對(duì)無刷dc電機(jī)的設(shè)計(jì)和控制進(jìn)行了大量的研究，但與國(guó)外成熟的產(chǎn)品相比，仍有許多地方需要改進(jìn)。如何對(duì)無刷dc電機(jī)進(jìn)行積極的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 .國(guó)內(nèi)外形勢(shì)無刷dc電機(jī)作為最早的電機(jī)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。由于其寬、滑、優(yōu)的調(diào)速性能，在需要調(diào)速的應(yīng)用領(lǐng)域占有重要地位。然而，機(jī)械換向裝置的存在限制了其發(fā)展和應(yīng)用范圍。由于dc電機(jī)的機(jī)械電刷與換向器之間的強(qiáng)制接觸，導(dǎo)致了結(jié)

4、構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、火花、噪聲等一系列問題，影響了dc電機(jī)的調(diào)速精度和性能?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展帶來了半導(dǎo)體技術(shù)的飛躍，開關(guān)晶體管的成功發(fā)展為新型無刷dc電機(jī)的誕生帶來了活力。“無刷dc電機(jī)”的概念是從最初的帶有電子逆變器的dc電機(jī)發(fā)展而來的，泛指所有具有傳統(tǒng)dc電機(jī)外部特性的電子逆變器電機(jī)。如今，無刷dc電機(jī)集電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件、控制軟硬件于一體，形成了新一代的電動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。無刷dc電機(jī)具有最優(yōu)越的調(diào)速性能，主要表現(xiàn)在：調(diào)速方便(無級(jí)調(diào)速)，調(diào)速范圍寬，低速性能好(起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小)，運(yùn)行穩(wěn)定，噪音低，效率高，從工業(yè)到民用應(yīng)用范圍廣。如電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、電梯、抽油煙機(jī)、豆?jié){機(jī)、小

5、型污水凈化器、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等。因?yàn)闊o刷dc電機(jī)具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以在2004年的國(guó)際電機(jī)大會(huì)上提出用無刷電機(jī)代替無刷電機(jī)。中國(guó)目前是世界上最大的永磁體(無刷電機(jī)的主要原材料)生產(chǎn)和供應(yīng)基地，中國(guó)將成為世界上最大的無刷電機(jī)生產(chǎn)國(guó)。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)汽車低功率電機(jī)的需求日益增加，以永磁無刷dc電機(jī)為主體的汽車低功率電機(jī)興起，中國(guó)正在成為世界電動(dòng)汽車制造業(yè)的主要供應(yīng)商。二、無刷dc電機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖和基本工作原理1.組成框圖2.基本工作原理電機(jī)本體的電樞繞組連接成三相星形，位置傳感器與電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸，控制電路對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行邏輯變換，產(chǎn)生控制信號(hào)，控制動(dòng)態(tài)信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路隔離放大，控制逆變器

6、的功率開關(guān)管，使電機(jī)的各相繞組按一定順序工作。圖1-1無刷dc電機(jī)工作原理示意圖如圖1-1所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(順時(shí)針)到圖a所示的位置時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的信號(hào)由控制電路進(jìn)行邏輯變換，驅(qū)動(dòng)逆變器，使t1和t6導(dǎo)通，即a相和b相繞組通電，電流從電源的正極流出，通過t1流入a相繞組，然后從b相繞組流出，通過t6返回電源的負(fù)極。此時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子在空間旋轉(zhuǎn)60電角度到達(dá)圖b所示位置時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)控制電路邏輯變換后驅(qū)動(dòng)逆變器，使t1和t2接通，a、c繞組通電，電流從電源正極流出，經(jīng)t1流入a相繞組，再經(jīng)c相繞組流出，經(jīng)t2回到電源負(fù)極。這時(shí)，定

7、子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)相互作用，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。每當(dāng)轉(zhuǎn)子在空間旋轉(zhuǎn)60度電角度時(shí)，逆變器切換一次，功率開關(guān)管的接通邏輯為t1、t6-t1、t2-t3、t2-t3、t4-t5、t4-t5、t6-t1和t6。在接下來的時(shí)間里，轉(zhuǎn)子總是受到順時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，并繼續(xù)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。每當(dāng)轉(zhuǎn)子在空間旋轉(zhuǎn)60度電角度時(shí)，定子繞組將換向一次，定子合成磁場(chǎng)的磁狀態(tài)將跳躍一次?？梢钥闯觯姍C(jī)有六種磁態(tài)，每種磁態(tài)都有兩相導(dǎo)電5.無刷dc電機(jī)的維護(hù)分析及故障排除。6.總結(jié)設(shè)計(jì)并寫出經(jīng)驗(yàn)。v.研究計(jì)劃和步驟(a)研究方案：1.仔細(xì)查閱數(shù)據(jù)以確定設(shè)計(jì)方案。2.進(jìn)行相關(guān)計(jì)算并選擇所需的組件和設(shè)備。3.繪制相應(yīng)的接線

8、配置圖。4.繪制總體設(shè)計(jì)圖。5.進(jìn)行校準(zhǔn)和校正，完成畢業(yè)論文。(2)步驟：1.設(shè)計(jì)方案的確定。2.無刷dc電機(jī)的數(shù)據(jù)分析。3.布線和相關(guān)配置圖的確定。4.無刷dc電機(jī)故障檢測(cè)方法。5.無刷dc電機(jī)故障的預(yù)防措施。6.總結(jié)。六.存在的問題及解決辦法1.設(shè)計(jì)的方案可能不符合實(shí)際要求和實(shí)際情況，請(qǐng)咨詢有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的人員并認(rèn)真修改。2.設(shè)計(jì)應(yīng)主要基于現(xiàn)有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和現(xiàn)行的相關(guān)電氣法規(guī)和規(guī)范。3.在設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該認(rèn)真理解現(xiàn)行的電氣規(guī)范，拓寬我們的知識(shí)，提高我們的質(zhì)量意識(shí)。4.仔細(xì)檢查收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并更多地討論計(jì)劃。5.用word繪圖有些困難。解決方案是使用自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或其他電子繪圖軟件將其粘貼

9、并復(fù)制到word中。6.在中國(guó)知網(wǎng)上找到的相關(guān)資料很少。解決辦法是通過各種渠道借閱和購(gòu)買相關(guān)書籍來完成畢業(yè)論文。7.我不能理解材料或書中的一些內(nèi)容。如何處理他們：向我的老師尋求建議。七、論文工作量估算畢業(yè)論文字?jǐn)?shù)不少于8000字，估計(jì)需要18周八.參考1王義全。電機(jī)原理和實(shí)用技術(shù)。北京：科學(xué)出版社，20052李忠明、劉衛(wèi)國(guó)。稀土永磁電機(jī)。第一版。北京：國(guó)防工業(yè)出版社，19993唐素雅。電動(dòng)汽車及其發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。電機(jī)技術(shù)，19964陳清泉，詹亦舉。電動(dòng)汽車，21世紀(jì)的綠色汽車。北京：清華大學(xué)出版社，廣州：暨南大學(xué)出版社，20005唐素雅。中國(guó)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。電機(jī)技術(shù)，20046周志新。電

10、動(dòng)自行車結(jié)構(gòu)和維護(hù)。江蘇：江蘇科技出版社，20017張深。無刷dc電機(jī)的原理及應(yīng)用。機(jī)械工業(yè)出版社，19968 .韋敏、紀(jì)。mc33035在dc無刷電機(jī)控制中的應(yīng)用。電氣技術(shù)雜志，20049、張等?；趩纹瑱C(jī)的無刷dc電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，200210梁正峰，王樂妍。電動(dòng)自行車無刷dc電機(jī)控制系統(tǒng)的研究。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化，200411陳剛、劉剛。電動(dòng)自行車變頻調(diào)速的研究。湖北工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)12曹建平。電動(dòng)自行車速度控制電路的研究。電子工程師，200013謝云祥，歐陽森。電力電子單片機(jī)控制技術(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社，200714號(hào)葉錦湖?，F(xiàn)代無刷dc永磁電機(jī)的原理與設(shè)計(jì)。演講出版社，200715許大忠、何宜康。電機(jī)控制。浙江大學(xué)出版社，200216 .王成元、夏寬華、楊俊友、孫一標(biāo)。現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社，200617姚國(guó)強(qiáng)、錢瑞、盧成英。機(jī)電設(shè)備的單片機(jī)控制技術(shù)。演講出版社，200618號(hào)谷勝谷。電機(jī)與驅(qū)動(dòng)基金會(huì)。機(jī)械工業(yè)出版社，200419日本艾比哈拉大樹。電機(jī)技術(shù)實(shí)用手冊(cè)。演講出版社，200620黃軍、王兆安。電力電子轉(zhuǎn)換器技術(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社，200421余永泉，黃英王明輝。單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。電子工業(yè)出版社，200322張晨。無刷dc電機(jī)的原理及應(yīng)用。北京機(jī)械工業(yè)出版社，1