摘 要由于高速无刷电动机的要提高运行效率和速度,铁耗的损耗在其中占很大的比例,如何有效减少铁耗,提高效率和可靠性是高速无刷电动机操作系统设计的一个重要关键。本电动机设计为一种采用体积小、重量轻、耐温高且电机输出扭矩大的永磁直流高速无刷电机。其主要设计和研究的对象主要是如何对高速无刷直流电机的工作效率进一步提高,降低了电机正常运作的过程中可能产生的损耗和热量,对高速无刷直流电机的设计和操作系统进一步的优化。 在电动机设计中,通过合理设计选择了铁芯和凸模的直径和厚度,降低了直流电机的热损耗和负荷,通过合理设计优化了定子槽宽、磁钢的厚度和极弧系数,减小了定子齿槽的输出扭矩,提高了直流电机的工作效率。
目录
一、项目背景 1
（一）直流无刷电机的概念及构成 1
（二）直流无刷电机的用途及优缺点 1
二、设计方案 4
三、电机制作及调试 5
（一）5015电机结构及参数 5
（二）5015电机制作及优化 7
四、电机驱动调试 9
（一）电机控制系统电路原理 9
（二）电机驱动操作及调试 10
五、项目总结 13
参考文献 14
致 谢 15
正文
一、项目背景
（一）直流无刷电机的概念及构成
无刷直流鼠笼式电机是典型的直流无刷机电产品。直流无刷电机主要是指一种没有换向器(或集电环)和无电刷的鼠笼式电机,也就是我们可以把它叫做一种无换向器的电机。早在十九纪第一款无刷电机晶体管诞生的那个时候,实用性的电机就是一种无刷电动机的形式,即采用交流供电的鼠笼式异步无刷电动机,这种直流无刷电动机在早期的工业生产中已经广泛的得到应用。然而,异步无刷电动机仍然存有许多技术上没有任何办法可以解决的问题和缺点,因此也就导致无刷电机的技术在早期发展的比较缓慢。由于电子晶体管换向电路出生于上世纪中叶,因此一种采用电子晶体管换向电路的晶体管代替了电子无刷与晶体管换向器的直流鼠笼式无刷电机就应运而生了。这种新型的无刷电机可以叫做第一代电子换向式直流无刷电机,它成功的从根本上解决了第一代直流无刷电机的一些缺点。
无刷直流电机一般是由驱动器和无刷
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
直流电动机的主体两部分组成的,它实际上是一种非常典型的机电结合一体化的产品。无刷直流电动机的定子绕组大多采用三相对称星形的齿轮连接驱动方式,与三相对称的异步电机非常相似。无刷直流电机的齿轮和转子通常具有一个磁化的永磁体。为了更准确地检测直流电动机转子的极性,在无刷直流电动机中一般都安装了相应的位置速度传感器。无刷直流驱动器由集成电路和各种功率电子控制器件等部分构成,它的主要工作功能又在于接受直流电动机的启动、停止、制动信号,以控制直流电动机的正常启动、停止和制动。正反转信号和驱动器接受位置传感器的信号,是一种用来控制高压逆变器电桥各功率管的通断,产生连续转矩;电机接受速度传感器的反馈控制信号和驱动器接受速度反馈指令,用来提供调整和控制电动机转速的各种保护措施；同时提供保护和控制信号显示等等。
（二）直流无刷电机的用途及优缺点
1、直流无刷电机的优缺点
直流电动机的响应速度快,启动转矩大,并且额定转矩可以为电动机提供从零速到额定启动速度的额定转矩,但是直流电动机的另一个优点也是它的另一个缺点,因为一个直流电动机必须在额定负载下才能产生恒定的旋转。力矩,电枢的磁场和恒定的转子力矩电枢磁场的速度和性能必须始终保持在90°,这样就需要使用碳刷和换向器。如果交流电动机告诉运作时,换向器和发动机的碳粉粉刷将产生大量的碳粉和换向器的火花。那么,除了可能造成组件的损坏之外,使用的场合也必须受到一定的条件限制。许多交流电动机没有使用碳刷和换向器。它们可以免维护,坚固且用途广泛。然而,为了更好地获得与普通直流电动机相同的速度和性能,需要复杂的设计和控制的技术。如今,半导体的发展迅速,功率控制元件的驱动开关和频率也更快,从而大大提高了半导体驱动直流电机的速度和性能。同时微处理器的工作速度也越来越快,使交流电动机的控制系统置于旋转的两轴笛卡儿坐标系控制系统中,适当地通过控制两轴旋转的交流电动机的转速和电流的分量,实现类似的对直流电动机的控制,并使其具有等效的直流电动机的性能。另外,有许多的微处理器已经具有了控制芯片中直流电动机的必要控制功能,并且其体积越来越小。因此就像其他模拟/数字转换器一样,脉宽调制转换器.无刷直流电动机通过控制电子的方式直接控制了交流电动机的转速和换向,并且在不缺乏其他无刷直流电动机控制机构的条件情况下获得了与其他无刷直流电动机的换向特性相似的技术和应用。
无刷直流电动机产品具有很多重要技术特性。它的优点是具有多种可变电压的类型,大容量的范围,高精度的运行,大低频转矩,并且最高的效率比一般传统的直流电动机高大约30%。它的优点是可以自己设计定制成一台具有高制动速度和富有弹性的外转子直流电动机。可以任意选择四象限的运行以获得良好的制动速度特性。它可以有效的使高频快速的启动,并且变频电动机不容易发热。这种通用电动机产品的安装方式和尺寸与传统的通用异步直流电动机的安装方式和尺寸相同。它的技术改造很容易。碳刷可用来代替直流电动机的齿轮调速,异步直流电动机+滑环和减速机的调速,变频器+变频电动机调速;它的特点即根本上继承了电动机和传统的直流电动机的基本结构优点,同时又有效的消除了传统滑环和减速器碳刷的基本结构缺陷;它的优点是可以低速和大功率的运行,并且同时可以大量节省滑环和减速器以直接用来驱动大功率负载。
无刷直流电动机用的是一组基于微电子的换向控制装置直接代替了传统有别于无刷直流电动机的一组机械换向控制装置,在有效克服了传统有刷直流电动机的缺点和机械换向带的缺点同时,保留了电动机有别于无刷直流电动机宽而平滑的优异换向和调速控制性能。它克服了诸如产生火花,噪音,寿命短和容易受到无线电信号的干扰等多种缺点。另外该直流电机还保留了它具有功率和能量高、质量和密度大、转矩和惯量比大、效率高等的特点。它在速度、可控性、可靠性和经济性等各个方面都具有明显的优点,大大降低了其制造和维修的成本。这种电子换向系统取代了所有传统的机械换向,性能可靠,永不发生磨损,故障率低,寿命约为传统有刷磁场电动机的6倍,代表了传统磁场电动机的现状和发展方向;它的特点是一种低空载电流的静态磁场电动机;它的体积小、重量轻、出力大;具有软启动软停止和良好的机械制动特性可以有效节省原始的能源作为机械制动或电磁制动保护装置；它的可靠性高,稳定性好,适应性强,维修和维护简单;可以抵抗机械颠簸振动,低噪音,振动小,运转平稳,寿命长;不容易产生爆炸和火花,特别适用于火灾和爆炸危险场所,防爆型;用户可以根据实际需要自行选择使用梯形波磁场换向电动机和正弦波磁场电动机。

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