一种用于高速公路隧道风机的无刷直流电机设计与研究
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摘要 无刷直流电机具有寿命长和结构简单等诸多优点,广泛应用在机械产品中。本文设计了一种无刷直流电机,然后采用ANSYS有限元软件建立了无刷直流电机的分析模型,分析了其磁场分布,并用MC33033作为控制芯片,利用全桥电路实现驱动电流换向,利用PWM技术对电机运行速度进行控制,为研究无刷直流电机驱动打下基础。
【关键词】无刷电机 磁场 全桥电路 PWM技术
无刷直流电机具有直流电机的启动特性和调速特性的方波直流电机,其基本结构包括电机本体、功率驱动器和传感器,随着电机技术、电力电子技术、数字控制技术和传感器技术的发展和应用,无刷电机的技术也日趋成熟,该电机无需电刷机械换向,并具有调速范围广,使用寿命长和运行稳定等诸多优点。目前,无刷电机在国防、机器人、航空航天、精密机床、高速公路隧道风机设备等领域得到了广泛应用。
文献[5]利用建立了永磁直流无刷电机的有限元模型,并对有齿槽和无齿槽两种定子结构的永磁直流无刷电动机的电磁场进行仿真,得到了磁力线分布图及反电势波形图,并对仿真结果进行了分析。文献[6]设计出一种游标永磁电机,并建立永磁电机的解析模型,然后采用有限元法进行仿真分析,与得到的解析结算结果进行比较。文献[7]介绍了一种新型永磁型无轴承电机,采用Ansoft软件分析了其径向悬浮力和气隙磁密。文献[8]基于RS485技术开发了多台异步电机的变频调速系统。
以上文献主要研究电机的有限元模型和控制系统进行构建,缺乏实验研究。本文从设计了一款无刷直流电机,该电机定子电枢含有六个绕组,转子上有永磁体磁钢,为无刷直流电机提供工作所需的磁场,针对设计的无刷直流电机的磁场进行有限元分析,然后设计出控制器,对无刷电机进行调速控制,为应用在高速公路隧道风机做准备。
1 无刷直流电机
1.1 工作原理
无刷直流电机的结构模型如图1所示,1是定子外壳,用来安装固定定子铁心和轴承;2为定子铁心,由多层硅钢片叠压而成;3为定子电枢三相绕组,三相绕组示意图如图2所示,共含有6个线圈,其中A相绕组由A1和A2线圈串联组成,B相和C相组成与A相相同,三相绕组为多匝漆包线构成的绕组,再用胶固化和定位,三相绕组均布在定子铁心上;4为霍尔传...
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