课 程 论 文
专业班 级： 09电气2班16号
学生姓名： XX
指导教师： XXX
2012 年 5 月 16 日
摘 要
论文研究的主要问题.文章介绍了汽车膨胀水箱
直流无刷电机的特点及应用.直流无刷电机的结构和原理、无刷直流电机的数学模型,仿真模型，并验证了模型的可行性。 关键词： 无刷直流电机；转矩调速；S-函数 ; 冬瓜去皮机数学模型
1. 无刷直流电机的特点及应用
无刷直流电机和其他电机比较大致情况如表1所示。
5-氯-2-戊酮表1 无刷直流电机和其他电机比较
指标性能 | 无刷直流电机 | 有刷直流电机 卷纸架 | 交流异步电机 |
机械特性 硬 硬 软 过载能力 大 大 小 可 控 性 易 易 难 平 稳 性 好 较好 较差 维 护 性 易 难 易 寿 命 长 短 长 效 率 高 高 高 噪 音 小 大 较大 体 积 小 较小 大 成 本 较高 较高 低 |
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从表1核桃去壳机可以看出直流无刷电机主要有以下优点。
(1)噪音小：与传统的直流电机相比，由于没有电刷，所以不会产生由于机械换相引起的噪音；
(2)效率高：由于BLDCM的转子是永磁体，它可以提供恒定的磁场而不需要消耗能量，因此有文献认为BLDCM是所有电机中效率较高的一种； (3)控制简单：在一个电磁周期内只需知道转子的六个关键位置信号。如果忽略电机定子绕组的电阻，电机的转矩与电流成正比，转速与电压成正比，因此控制系统较容易实现； (4)功率密度高：一方面由于电机转子没有绕组，减小了电机的体积，并且电机的发热主要在电机定子上，有利于电机的散热。另一方面，钐钴、钕铁硼等高性能永磁材料的应用，进一步提高了电机的功率密度。
鱼笼由于无刷直流电机的诸多内在优越性，目前，这类电机己在很多领域获得了广泛应用，下面列举无刷直流电机的几个典型应用领域，以此来说明不同的使用场合对无刷直流电机具有不同的技术要求和性能要求。
(1)家用电器领域：在家用电器领域，如空调、洗衣机、电冰箱等产品中，永磁同步电机或永磁无刷直流电机正逐步的代替原来使用的异步电机；在这些领域，对永磁无刷直流电机的最重要的要求就是体积小，噪音低，节能，高性价比。
(2)信息产品及办公自动化领域：计算机外围设备如硬盘驱动器用的电机，电源风扇轴电机，VCD，DVD，CD主轴驱动无刷电机等，虽然这些产品上使用的电机结构不同，但是都无一例外的可归结为无刷直流电机类型；这些领域要求电机精度高，转速快，没有无线电干扰，寿命长。
(3)交通工具领域：在交通工具领域，电动汽车和电动自行车是交通工具发展的方向之一，电机驱动是电动车重要部分，而无刷直流电机在电动车中作为直接驱动器使用的优越性非其他电机可比。应用在电动车中时，对电机系统具有高转矩重量比，高效率以及宽广调速范围等要求，这些正是无刷直流电机所具有的优点。
（4）工业领域：中小型无刷直流电机还应用于工业制造领域，如精密数控机床驱动系统、工业缝纫机驱动系统。工业缝纫机使用无刷直流电机直接驱动，使得机械机构紧凑，成本降低，工作精度提高，采用无刷电机直接驱动己经成为同类产品更新换代的必然。
2.无刷直流电机的构成及基本工作原理
2.1 无刷直流电机电路的基本组成环节
无刷直流电机是一种自控变频的永磁同步电机，就其基本组成结构而言，可以认为是由电力电子开关电路、永磁同步电机和磁极位置检测电路三者组成的电机系统。其中电子换相电路又由功率逆变电路和脉冲生成电路构成，其结构原理图如图1所示。
图1 无刷直流电机原理框图
（1）电机本体：电机本体由主定子和主转子组成。无刷直流电机是将普通直流电机的定子与转子进行了互换，其转子为永久磁铁，产生气隙磁通；定子为电枢，由多相绕组组成(三相、四相、五相不等)。转子多采用钐钻或钕铁硼等稀土材料。根据磁极中磁性材料所放位
置的不同，可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电机本体为永磁电机，所以习惯上把无刷直流电机也叫做永磁无刷直流电机，简写为BLDCM（Brushless Direct Current Motor ）。
（2）电子开关电路：电子开关线路是用来控制电机定子绕组通电的顺序和导通的时间。主要由功率逻辑控制开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分组成。功率逻辑控制开关单元是控制电路的核心，其功能是将电源的功率以一定的逻辑关系分配给直流无刷电机定子上各相绕组，以便使电机产生持续不断的转矩。而各相绕组导通的顺序和时间主要取决于来自位置传感器的信号。
早期的无刷直流电机的开关电路大多由晶闸管组成，由于其关断要借助于反电动势或电流过零，而且晶闸管的开关频率较低，使得逆变器只能工作在较低频率范围内。随着新型可关断全控型器件的发展，在中小功率的电机中换向器多由功率MOSFET或IGBT构成，具有控制容易、开关频率高、可靠性高等诸多优点。
（3）位置传感器：由于无刷直流电机的正常运行需要合理地控制功率开关电路各功率管的导通，因此获得准确的位置信号至关重要，霍尔检测电路根据电机转子磁极位置的变化来获得相应的位置输出信号，位置信号的每一次翻转都意味着换相时刻的到来，因此控制芯片根据电机转子位置信号的变化进行换相控制，使电机转子在电磁转矩的作用下按同一方向旋转下去。正确换相有赖于准确的位置检测，位置检测电路是系统控制的关键。位置检测有使用位置传感器和不使用位置传感器两种方法，它们的目的都是为了确定转子的位置，只是实现的途径不同。
