專外翻譯作業(yè)

1、關于吊扇電機的無刷直流電動機新結構的發(fā)展研究 摘要：本文提出了一種關于吊扇電機的無刷直流電機新結構的改進。這種新型吊扇電機第一次使用了無刷直流電機伺服設計電機理論和六階梯波形成的設計，目的是降低制造成本。新型電機與傳統的感應電機風扇相比，其能量也至少可以保存到55%。新的無刷直流電機需要同時滿足基本的吊扇控制和降低成本的要求。 指數條款：吊扇，無刷直流電機，速度控制器，霍爾傳感器一、簡介 在感應電動機基礎上的傳統吊扇是很受歡迎的。那些分相感應電機采用大直徑和大尺寸的外轉子電機。他們通常是低價機和高滑動操作，因此，傳統吊扇的性能較差。采用了二維有限元分析對外轉子分相感應電機的性能進行了改進1。然

2、而，轉矩脈動和風扇的效率仍然是一個待解決的問題。 為了節(jié)約能源，高效電機的商業(yè)化發(fā)展是吊扇的需求。高效電機驅動系統可以代替以感應電機為基礎的吊扇。 為了減少電能的消耗，高效率的無刷直流電機（BLDC）可以作為一個良好的感應吊扇電機2。 無刷直流電機也具有許多優(yōu)點，例如高效率、體積小、噪音低。在本文中，新型吊扇第一次采用無刷直流電機的設計理論和六階梯波形態(tài)來達到降低制造成本的目的。與傳統的感應吊扇相比，能源得到了節(jié)約。新的無刷直流電機還需同時滿足基本吸風機控制和降低成本兩個要求。二、電機的設計和驅動系統（一）電機的設計 對于商業(yè)化的限制，吊扇無刷直流電機的設計應該滿足的基本要求。該無刷直流電機的

3、運行條件如下：1.輸入電源：交流電源110V或220V2.速度范圍：90轉200轉/分3.速度的變化：至少3步（為中速，高速和低速.160rmp 100rpm轉速200 rpm） 新的無刷直流電機為8極12槽的如圖1所示的外轉子電機。有12個單層線圈在12個裝配線的還原。逆變器為這些線圈提供3相電流，然后風扇電機有轉動力矩。圖一：發(fā)動機橫截面（8桿，12槽），定子內轉子每槽包含單層繞組。轉子包含8個極數。（二）驅動系統 吊扇調速控制器驅動系統的新結構示意圖如下圖2所示。根據霍爾傳感器檢測轉子的位置，控制中心，數字信號處理器（DSP），可以將速度指令傳達給DC-AC逆變器，三相電壓由逆變器提供三

4、相線圈和得到三電流。圖二：吊扇的驅動系統 通過110V或220V的交流輸入電源的變換器可以獲得直流電源、24V直流電壓。反擊式變換器有成本效益優(yōu)勢，隔離反激式變換器，和小尺寸的選擇的優(yōu)勢。速度控制回路中的閉環(huán)速度控制回路如圖3所示。圖三：速度控制回路中的閉環(huán)速度控制回路 新的無刷直流電機需要同時滿足的基本吸風機控制和降低成本的要求。風扇電機的轉矩常數是風扇在運行中的固定速度。無刷直流電機為了節(jié)約電流傳感器的成本可以在開環(huán)控制中操作。風扇轉速的精度不要求精確，因此無刷直流電機可以使用六步方波控制器或無傳感器換相的方法。3-5。 新的無刷直流風扇電機和驅動系統具有商業(yè)化的特點如成本效應，電能的消耗

5、，體積小，噪音少，易于裝配線。三、無刷直流伺服電機理論與控制 新的無刷直流風扇電機是一個8極12槽外轉子的電機設計。12卷中的3相電流被設定為平衡的，為風扇電機提供轉矩。假設阻尼繞組作用和飽和度是可以忽略，電機和驅動系統的三相電源電路如圖4所示。圖四：電機和驅動系統的三相電源電路三相電壓：其中： 通過3個霍爾傳感器檢測的轉子位置在線電壓的每一周期分為六個步驟。圖5表明霍爾傳感器和線電壓的關系。圖五：霍爾傳感器位置和線電壓 根據每一步，60度電，該DSP控制器會給如的開關換流的命令。在三相線圈的理想階段電流線圈如圖6所示,并提供轉矩。 圖六：理想階段電流和線電壓 假設的電感線圈是恒定的,平均扭矩

6、被列為 式中為磁通匝連數，為極數，為相電流。四、測試結果（一）傳統的吊扇 傳統的分相感應電動機吊扇使用單相電源110 v或220 v。與3個速度控制步驟相對應的電力的消耗在表一中列出。表一：傳統吊扇的測試結果 在高速運行中,消費能量的單位功率因數(認知)大約是65 W，如圖7所示。 風扇在中速運行時流過的輸入電壓是30V。 這表明好產品的吊扇具有良好的功率因數。圖七：高速控制下運行的輸入電壓(金線:100 v / div)和輸入電流(藍線:0.2 A/ div)（二）新型的無刷直流電機 新型的無刷直流電機采用外部轉子電機的設計。帶有驅動電路的電動機的圖片如圖八所示。圖八：帶有驅動電路的電動機

7、電力的消耗是讓人值得注意的。無刷直流電機的轉速調整是針對那些傳統的吊扇而言的。表2給出了3個固定旋轉速度對應的輸入功率。表3給出了兩個電機的輸入功率的對比值。在任何速度的運行下，新的無刷直流電機的節(jié)能約為50%。然而,功率因數校正也需要改善功率因數。表2：無刷直流電機的測試結果圖九：新的無刷直流電機的節(jié)能約為50% 當風機在固定的速度下運行時，吊扇的扭矩幾乎是常數的。在高速運行時，電流幾乎與理想的電流一致，如圖十所示。圖十：當電流從ia,ib,ic（1A/div）流過，電機的線電壓為Vab（40v/div），在高速下運行。圖十一：相電流為ia（藍線：2A/div），控制信號為Ha（綠線：5V/

8、div）、Vgs(粉線：20V/div)、Vds(金線:20V/div)。 圖十一表述的是如霍爾傳感器（Ha）、場效應晶體管的Vgs、場效應晶體管的Vds、階段電流（ia）等控制信號之間的關系。上述電流的波形符合這些理論。五、結論 在節(jié)能方面，新的無刷直流電機采用8環(huán)和12槽的外轉子電機來設計吊扇的。與傳統的感應吊扇相比，新型的吊扇能夠節(jié)能約50%。新型的無刷直流電機同時滿足了基本的風扇速度控制和節(jié)約制造成本的要求。新型吊扇的價格約為50美元，是比較符合實際的。致謝 這項工作是由美國國家科學委員會贊助的。中國臺灣，項目編號：95-2622-E-150-049-CC3。參考文獻1 Holik,P

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