开题报告(直流无刷电动机系统设计)

1、首先，话题的来源话题来自实际生产二、设计的意义和国内外条件1.1设计的意义一个多世纪以来，电机作为一种机电能量转换装置，已经应用于国民经济和人们日常生活的各个领域。电机的主要类型有：dc电机、感应电机和同步电机。传统的dc电机因其优良的线性机械特性、较宽的速度范围、良好的起动性能和简单的控制电路，长期以来被广泛应用于各种驱动装置和伺服系统中。无刷dc电机的组成：无刷dc电机是一种典型的机电一体化产品，它是由电机本体、位置检测器、逆变器和控制器组成的自同步电机系统或自控变频同步电机。位置检测器检测转子磁极的位置信号，控制器逻辑处理转子位置信号并产生相应的开关信号。开关信号以一定的顺序触发逆变器中

2、的功率开关器件，并以一定的逻辑关系将电源分配给电机定子的各相绕组，使电机产生连续的转矩。无刷dc电机具有以下优点：1)低噪音：由于没有机械刷或滑环刷，无刷dc电机消除了除支撑、连接和负载以外的机械噪音。2)高效率：无刷dc电机是目前最高效的电机之一，这是由于其使用永磁体的恒定和连续磁场。在合适的运行条件下，永磁无刷dc电机的永磁体具有很小的退磁系数。3)无需励磁：如上所述，无刷dc电机使用永磁体产生恒定磁场，从而省略了传统电机的电励磁部分。4)维护方便，使用寿命长：无刷dc电机不需要机械电刷和移相器，结构简单，维护容易，使用寿命比传统的dc电机更长。5)控制结构简单：无刷dc电机的转矩与电机电

3、流成正比，反馈装置简单，不需要绝对位置编码器或旋转变压器，比交流电机更容易控制。由于这个原因，许多半导体制造商已经生产了适合于无刷dc电机控制的专用集成电路控制芯片。目前，无刷dc电机的应用越来越广泛。近年来，国内对无刷dc电机的设计和控制进行了大量的研究，但与国外成熟的产品相比，仍有许多地方需要改进。如何对无刷dc电机进行积极的研究具有重要的现实意义。1.2 .国内外形势无刷dc电机作为最早的电机，广泛应用于工农业生产的各个领域。由于其宽、滑、优的调速性能，在需要调速的应用领域占有重要地位。然而，机械换向装置的存在限制了其发展和应用范围。由于dc电机的机械电刷与换向器之间的强制接触，导致了结

4、构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题，影响了dc电机的调速精度和性能。科学技术的飞速发展带来了半导体技术的飞跃，开关晶体管的成功发展为新型无刷dc电机的诞生带来了活力。“无刷dc电机”的概念是从最初的带有电子逆变器的dc电机发展而来的，泛指所有具有传统dc电机外部特性的电子逆变器电机。如今，无刷dc电机集电机、变速机构、检测元件、控制软硬件于一体，形成了新一代的电动调速系统。无刷dc电机具有最优越的调速性能，主要表现在：调速方便(无级调速)，调速范围宽，低速性能好(起动转矩大，起动电流小)，运行稳定，噪音低，效率高，从工业到民用应用范围广。如电动自行车、电动汽车、电梯、抽油烟机、豆浆机、小

5、型污水净化器、数控机床、机器人等。因为无刷dc电机具有这些优点，所以在2004年的国际电机大会上提出用无刷电机代替无刷电机。中国目前是世界上最大的永磁体(无刷电机的主要原材料)生产和供应基地，中国将成为世界上最大的无刷电机生产国。随着汽车工业的快速发展，对汽车低功率电机的需求日益增加，以永磁无刷dc电机为主体的汽车低功率电机兴起，中国正在成为世界电动汽车制造业的主要供应商。二、无刷dc电机控制系统的组成框图和基本工作原理1.组成框图2.基本工作原理电机本体的电枢绕组连接成三相星形，位置传感器与电机转子同轴，控制电路对位置信号进行逻辑变换，产生控制信号，控制动态信号经驱动电路隔离放大，控制逆变器

6、的功率开关管，使电机的各相绕组按一定顺序工作。图1-1无刷dc电机工作原理示意图如图1-1所示，当转子旋转(顺时针)到图a所示的位置时，转子位置传感器输出的信号由控制电路进行逻辑变换，驱动逆变器，使t1和t6导通，即a相和b相绕组通电，电流从电源的正极流出，通过t1流入a相绕组，然后从b相绕组流出，通过t6返回电源的负极。此时，定子和转子磁场相互作用，使电机的转子顺时针旋转。当转子在空间旋转60电角度到达图b所示位置时，转子位置传感器输出的信号经控制电路逻辑变换后驱动逆变器，使t1和t2接通，a、c绕组通电，电流从电源正极流出，经t1流入a相绕组，再经c相绕组流出，经t2回到电源负极。这时，定

7、子和转子的磁场相互作用，使电机的转子继续顺时针旋转。每当转子在空间旋转60度电角度时，逆变器切换一次，功率开关管的接通逻辑为t1、t6-t1、t2-t3、t2-t3、t4-t5、t4-t5、t6-t1和t6。在接下来的时间里，转子总是受到顺时针方向的电磁转矩，并继续顺时针方向旋转。每当转子在空间旋转60度电角度时，定子绕组将换向一次，定子合成磁场的磁状态将跳跃一次。可以看出，电机有六种磁态，每种磁态都有两相导电5.无刷dc电机的维护分析及故障排除。6.总结设计并写出经验。v.研究计划和步骤(a)研究方案：1.仔细查阅数据以确定设计方案。2.进行相关计算并选择所需的组件和设备。3.绘制相应的接线

8、配置图。4.绘制总体设计图。5.进行校准和校正，完成毕业论文。(2)步骤：1.设计方案的确定。2.无刷dc电机的数据分析。3.布线和相关配置图的确定。4.无刷dc电机故障检测方法。5.无刷dc电机故障的预防措施。6.总结。六.存在的问题及解决办法1.设计的方案可能不符合实际要求和实际情况，请咨询有相关经验的人员并认真修改。2.设计应主要基于现有的基础数据和现行的相关电气法规和规范。3.在设计中，我们应该认真理解现行的电气规范，拓宽我们的知识，提高我们的质量意识。4.仔细检查收集数据的准确性，并更多地讨论计划。5.用word绘图有些困难。解决方案是使用自动计算机辅助设计或其他电子绘图软件将其粘贴

9、并复制到word中。6.在中国知网上找到的相关资料很少。解决办法是通过各种渠道借阅和购买相关书籍来完成毕业论文。7.我不能理解材料或书中的一些内容。如何处理他们：向我的老师寻求建议。七、论文工作量估算毕业论文字数不少于8000字，估计需要18周八.参考1王义全。电机原理和实用技术。北京：科学出版社，20052李忠明、刘卫国。稀土永磁电机。第一版。北京：国防工业出版社，19993唐素雅。电动汽车及其发动机的发展。电机技术，19964陈清泉，詹亦举。电动汽车，21世纪的绿色汽车。北京：清华大学出版社，广州：暨南大学出版社，20005唐素雅。中国电动自行车产业发展现状。电机技术，20046周志新。电

10、动自行车结构和维护。江苏：江苏科技出版社，20017张深。无刷dc电机的原理及应用。机械工业出版社，19968 .韦敏、纪。mc33035在dc无刷电机控制中的应用。电气技术杂志，20049、张等。基于单片机的无刷dc电机控制系统设计。北京机械工业学院学报，200210梁正峰，王乐妍。电动自行车无刷dc电机控制系统的研究。电动驱动自动化，200411陈刚、刘刚。电动自行车变频调速的研究。湖北工业学院学报12曹建平。电动自行车速度控制电路的研究。电子工程师，200013谢云祥，欧阳森。电力电子单片机控制技术。机械工业出版社，200714号叶锦湖。现代无刷dc永磁电机的原理与设计。演讲出版社，200715许大忠、何宜康。电机控制。浙江大学出版社，200216 .王成元、夏宽华、杨俊友、孙一标。现代电机技术。机械工业出版社，200617姚国强、钱瑞、卢成英。机电设备的单片机控制技术。演讲出版社，200618号谷胜谷。电机与驱动基金会。机械工业出版社，200419日本艾比哈拉大树。电机技术实用手册。演讲出版社，200620黄军、王兆安。电力电子转换器技术。机械工业出版社，200421余永泉，黄英王明辉。单片机在控制系统中的应用。电子工业出版社，200322张晨。无刷dc电机的原理及应用。北京机械工业出版社，1