无刷直流电动机的设计ⅩⅩⅠ

叨，专避辨肆。．｛皈她电相

２０

０

６

－

ｑ

．幸－Ｉ－第９期一一彩媚磊膨：：乃能沈殇旅～……………………………………………………………．一！二…一！！二…………Ｉ．！：…一

无刷直流电动机的设计（２１）

叶金虎

（中国电子科技集团公司第二十一研究所，上海２００２３３）

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒ（２１）

ＹＥＪｉｎ一危ｕ

（Ｎｏ．２１ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｕｎｄｅｒＣＥＴＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３３，Ｃｈｉｎａ）

中图分类号：ＴＭ３８１文献标识码：Ａ

文章编号：１００４－７０１８（２００６）０９－００４２－０１

９．２．３封闭式三相六状态桥式线路

封闭式电枢绕组只能与桥式电子换向线路组合，在此以封闭式三相六状态为例进行推导。

（１）导通状态分析

导通顺序：封闭式绕组与桥式电子换向线路相

组合，其特点是在所有的磁状态中，电枢绕组全部通电，仅是各相绕组通电顺序和电流流过的方向不同。对封闭式三相六状态的电动机而言，其导通顺序为

ｕ｝｝ｗｖ—．娜ｆ？ｂｖ＿Ｖｆ｝ｕＷ＿Ｕｆ｛ＶＷ—斗硪ｆ｝ＹＵ＿Ｙ曲肌７ｊｕ∥ｗ。其中ｕ∥ｗ表示：形相绕组与ｙ相绕组串联以后，再与ｕ相绕组并联，其余类推。电枢绕组的磁势相量图如图５６所示。电枢绕组的通

电示意图如图５７所示。

。扣≮

‘：ｂ—魄

。ｈ利峨

图５６电枢磁势相量图图５７电枢绕组的通电示意图磁状态角Ｏｔ：：ａ：＝耵／３电弧度，如图５６和图５７所示。

导通角ｄ。和扇形片张角Ｏ／“Ｏｔ。＝Ｏｔ。ｈ＝２，ｒｒ／３电

弧度，如图５３所示。

（２）理想空载转速‰的计算

在任一磁状态中，总是某两相电枢绕组串联后再与另一相电枢绕组相并联。因此，外加电源电压将和相应的某一相电枢绕组的反电势平均值相平衡。电枢绕组的反电势波形如图５８所示。

３３

图５８电枢绕组反电势波形

根据图５８所示的电枢绕组反电势波形，在整个磁状态区间内，可以得到：

子＋詈

Ｕ一２ＡＵ＝ｉ１ＪＥｍｏｓｉｎｔｏｔｄｔｏｔ＝Ⅱ＂Ｅｍｏ

叮ＴＪ丌

了詈一詈

由此可以求出理想空载转速ｎ。：

‰：＿ｊ蚴Ｌ坐Ｌ×１０ｓ（６８）

‰＝ｉ—————————————一ｘＬ０６，

二Ｌ×√２×４．４４ｐｗ中ｋ。西８０

（３）平均电磁转矩Ｍ。。的计算

现以Ｕ／／ＶＷ所对应的磁状态来讨论，即对应于时的磁械Ｂ盖孑纛茎磊阁挚

时的磁状态。此时，电枢电流“、４ｎ

产生的电枢磁势相量图如图

５９所示。由于Ｖ相与Ｗ相串图５９对应ＤｆｆＶＷ时联，所以这一支路的电阻为相电枢磁势相量图

电阻的两倍，ｙ相绕组和形相绕组内的电流或由该电流所产生的磁势为ｕ相绕组内的电流或由该电流所产生的磁势的一半，即有：

１ｗ＝Ｌ＝０．５１。

或Ｆ。＝Ｆ。＝０．５Ｆ。

Ｆ。和凡在Ｆ。方向上的投影之和为０．５Ｆ。，由此可见，在所讨论的导通状态下，通电电枢绕组的合成磁势为１．５Ｆ。。众所周知，在气隙磁通不变的情况下，电动机的电磁转矩与电枢磁势成正比。因此，可以得到：

Ｍ。。＝１．５Ｍ。，。（６９）下面先求取ｕ相电枢绕组产生的平均电磁转矩Ｍ。。其推导过程如下：

厶。＝Ｂｉ。ｆ。

式中：Ｂ＝ＢＲｓｉｎｔｏｔ

Ｕ一２ＡＵ—Ｅ。ｓｉｎｔＯｔ

Ｌ２——■■一

由此可得：

肛ＢｓｓｉｎｔＯｔ×坚半“（下转第４４页）

。

万方数据

４４

钐孕孽者睁地槭持电棚２００６年第９期？…￡．／钐目凇勿锄……………………………………………………………………一．ｊ一■二蔓一！一：。．＇…¨二…．．二＿．＝：…．．小线路板上。两路脉冲频率信号通过３．５ｍｍ的三芯插头连

接到计算机声卡的输入端。

２．２．３计算机系统一自动测试系统的软件结构

虚拟仪器测试系统软件主要实现以下功能：

（１）人机界面参数输入：设置转速转换系数以适应不同

槽数的电机，设置合格参数范围。

（２）自动数据采集数字滤波：采集转速和电流信号，并

经相关滤波处理，形成记录文件。

（３）数据和信号显示：显示信号的时域波形、频域波形、

数据等。

（ｄ）测试数据实时分析：频谱分析功能调用，对信号进

行必要的处理，实时判定，计算被测件合格与否。

２，３关于频谱分析

一个电信号的特性，可以由它随时间的变化来表征，也

可以由它所包含的频率分量即频谱分布来描述。因此时域

分析和频域分析都可以深知信号的特性，它们之间有着密切

的内在联系。

测量电枢电流脉动频率可以用测频方法来实现。从实

践结果看，测频方法容易受到干扰的影响，较难得到稳定的

结果。

基于对周期信号测量，在频域分析中，无论是谐波、噪声

还是非周期采样等因素，都不可能使谱线在频率轴上的位置

发生移动的原理，在一串被干扰污染的电机转速脉冲波形中

筛选出主频来，采用频谱分析相对还是最有效的。

过去由于硬件软件等多方面原因的局限，无法进行深入

探索。有了ＬａｂＶＩＥＷ后，大部分功能均可由软件来完成，采

用频谱分析就变得简单易行了。在实验中，采用与光电测速

比对方法。从实验数据得出，测量的结果完全满足精度要

求，满足生产线测试需要，能实现在线质量监控分析。在实

验中也发现，不同品种电机，由于设计和加工工艺的差别，尤

其是刷架组件对测试的实现影响较大。有时会导致基频和

倍频的混淆，造成测试误差。

因此，针对不同的电机应采用不同的滤波分析方法。

３结语

利用洗涤器电机工作时供电回路中产生的脉动分量进

行转速测试，是一个影响因素复杂的测试工作。本测试系统

引入虚拟仪器的概念，借用计算机声卡作数据采集卡，采用

ＬａｂＶＩＥＷ完成测试系统软件部分的设计，将滤波分析等功能

交给计算机系统完成，用普通计算机组成虚拟仪器系统，将

一种全新的测试理念引入到传统的测试领域，取得了较好效

果。

因为初次应用ＬａｂＶＩＥＷ软件平台，编写的程序趋于简

单，未能充分体现ＬａｂＶＩＥＷ拥有的各类分析处理软件包的强

大优势和其他扩展功能，尚有待进一步实践验证改善。

作者简介：陈稚文，男，工程师，从事电机生产工艺和测试工作。

（上接第４２页）

Ｄ。Ｂ８２。

ｍｃｐｕ２—２。ｉ‘

手＋吾

当ｆ［（Ｕ一２ＡＵ—Ｅ。ｓｉｎ∞ｆ）ｓｉｎ∞ｆ］ｄ∞ｆ

竹Ｊ

了子一詈

＝警?熹旧２删也（詈＋铜］

‰。＝鬻?［（ｕ－２ａｕｏｔｉ）也（詈＋铜４】

‘

耵

ｒ西

＼０，１

（７０）

将式（７０）代入式（６９），可以求得平均电磁转矩Ｍ。。：

ｍｏ，＝１．５×等盟?［（ｕ－２ａｕｏ。ｉｒ中）一瓦（詈＋拿４）】

‘

盯＼Ｏ，１

（７１）

（４）平均电枢电流，。。的计算

在任一导通状态中，均可把电动机理解为由两

条支路并联后与电源电压接通。两条支路的反电势

是相同的，而其电阻值分别为～和２～。所以，我们

可以把并联支路简化为等值电阻是÷～的单一支

路。这时，电枢电流的波形如图６０所示。

弘２△Ｕ

３

图６０电枢电流波形

由图可知，电枢电流的瞬时值ｉ为：

Ｕ一２ＡＵ—Ｅ。ｓｉｎ∞ｔ

。２———１——一

了～

则平均电枢电流，。，为：

。参堕芝半…半一瓦９Ｅａ

了手一詈了～了～’　

万方数据