无刷直流电动机中有待深入研究的主要问题0高频探针

无刷直流电动机中有待深入研究的主要问题

无刷直流电动机中有待深入研究的主要问题 2011年12月09日 来源： 1 引言　 无刷直流电动机是一种先进的电子驱动电机，既具备交流电动机结构简单、运行可靠、维护 方便的一系列优点，又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好的诸多特点 。尽管无刷直流电动机以其良好的性能而得到广泛应用，但是在科研实践并查阅大量有关文献资料的基础上，发现在无刷直流电动机的研究领域里还有不少问题很值得深入研究。经过认真的分析，总结出有待进一步研究的5个主要问题，以供无刷直流电动机的研究和设计人员参考。2 基本工作原理［1～3］ 与传统直流永磁电动机的结构相反，无刷直流电动机把电枢绕组放在定子上，把永磁钢放在 转子上，借助反映转子位置的位置信号，通过驱动电路，驱动逆变电路的功率开关元件，使 电枢绕组依一定顺序馈电，从而在气隙中产生步进式旋转磁场，拖动永磁转子旋转。随着转子的转动，转子位置信号依一定规律变化，从而改变电枢绕组的通电状态，实现机电能量转换。　3 有待深入研究的主要问题　3.1 脉动　 无刷直流电动机中，应该进一步改进的首先是转矩脉动。引起转矩脉动的主要因素有：齿槽 效应引起气隙合成磁场发生畸变，影响电磁转矩；绕组电感的影响使得输入定子绕组的相电 流不可能是理想的矩形波，使反电动势与理想波形的偏差加大；相电流换向使得电枢磁场呈 现步进性，导致气隙合成磁场波动，影响电磁转矩的平稳；电枢反应影响气隙合成磁场，对 于功率较大的无刷直流电动机，电枢反应的影响更明显。从上述引起转矩脉动的主要因素可 以看出，转矩脉动的根本原因在于气隙合成磁场和定子绕组相电流的波动。因此要减小转矩 脉动，就应该采取措施保证气隙合成磁场和相电流的稳定。无刷直流伺服电动机中存在的转 矩脉动使得实现更精确的位置控制和更高性能的速度控制难度很大，尤其是在直接驱动应用 的场合，转矩脉动更为突出。　3.2 最佳换向 最佳换向［4～5］是为了使无刷直流电动机的输出转矩最大，脉动最小，实现效率最 高的机电能量转换。最佳换向包括最佳换向逻辑和最佳换向位置两方面的含义，前者解决如 何换向，后者解决什么时候换向。在最佳换向逻辑的研究中，大多是采用一套固定的有关转 子位置信号和功率开关管的真值表，而缺乏系统的概括性更强的理论研究。李优新等关于永 磁方波无刷直流机最佳逻辑解析结构的研究在这方面已经迈出了重要的一步。尽管在理想状 态下的最佳换向位置已经研究得较透彻，但是在电机实际工作过程中最佳换向位置的研究还 不够，实际运行的电机不同于理想电机，在理想电机中所忽略掉的次要因素实际上都会不同 程度地影响最佳换向位置。因此，这就要求研究和设计人员在无刷直流

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