專外翻譯作業(yè)

1、關(guān)于吊扇電機(jī)的無刷直流電動(dòng)機(jī)新結(jié)構(gòu)的發(fā)展研究 摘要：本文提出了一種關(guān)于吊扇電機(jī)的無刷直流電機(jī)新結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。這種新型吊扇電機(jī)第一次使用了無刷直流電機(jī)伺服設(shè)計(jì)電機(jī)理論和六階梯波形成的設(shè)計(jì)，目的是降低制造成本。新型電機(jī)與傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)風(fēng)扇相比，其能量也至少可以保存到55%。新的無刷直流電機(jī)需要同時(shí)滿足基本的吊扇控制和降低成本的要求。 指數(shù)條款：吊扇，無刷直流電機(jī)，速度控制器，霍爾傳感器一、簡(jiǎn)介 在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)吊扇是很受歡迎的。那些分相感應(yīng)電機(jī)采用大直徑和大尺寸的外轉(zhuǎn)子電機(jī)。他們通常是低價(jià)機(jī)和高滑動(dòng)操作，因此，傳統(tǒng)吊扇的性能較差。采用了二維有限元分析對(duì)外轉(zhuǎn)子分相感應(yīng)電機(jī)的性能進(jìn)行了改進(jìn)1。然

2、而，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和風(fēng)扇的效率仍然是一個(gè)待解決的問題。 為了節(jié)約能源，高效電機(jī)的商業(yè)化發(fā)展是吊扇的需求。高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以代替以感應(yīng)電機(jī)為基礎(chǔ)的吊扇。 為了減少電能的消耗，高效率的無刷直流電機(jī)（BLDC）可以作為一個(gè)良好的感應(yīng)吊扇電機(jī)2。 無刷直流電機(jī)也具有許多優(yōu)點(diǎn)，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(jī)的設(shè)計(jì)理論和六階梯波形態(tài)來達(dá)到降低制造成本的目的。與傳統(tǒng)的感應(yīng)吊扇相比，能源得到了節(jié)約。新的無刷直流電機(jī)還需同時(shí)滿足基本吸風(fēng)機(jī)控制和降低成本兩個(gè)要求。二、電機(jī)的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（一）電機(jī)的設(shè)計(jì) 對(duì)于商業(yè)化的限制，吊扇無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足的基本要求。該無刷直流電機(jī)的

3、運(yùn)行條件如下：1.輸入電源：交流電源110V或220V2.速度范圍：90轉(zhuǎn)200轉(zhuǎn)/分3.速度的變化：至少3步（為中速，高速和低速.160rmp 100rpm轉(zhuǎn)速200 rpm） 新的無刷直流電機(jī)為8極12槽的如圖1所示的外轉(zhuǎn)子電機(jī)。有12個(gè)單層線圈在12個(gè)裝配線的還原。逆變器為這些線圈提供3相電流，然后風(fēng)扇電機(jī)有轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。圖一：發(fā)動(dòng)機(jī)橫截面（8桿，12槽），定子內(nèi)轉(zhuǎn)子每槽包含單層繞組。轉(zhuǎn)子包含8個(gè)極數(shù)。（二）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 吊扇調(diào)速控制器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的新結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2所示。根據(jù)霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，控制中心，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），可以將速度指令傳達(dá)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(qū)動(dòng)系統(tǒng) 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(shì)，隔離反激式變換器，和小尺寸的選擇的優(yōu)勢(shì)。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(jī)需要同時(shí)滿足的基本吸風(fēng)機(jī)控制和降低成本的要求。風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)是風(fēng)扇在運(yùn)行中的固定速度。無刷直流電機(jī)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(fēng)扇轉(zhuǎn)速的精度不要求精確，因此無刷直流電機(jī)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(fēng)扇電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有商業(yè)化的特點(diǎn)如成本效應(yīng)，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(jī)理論與控制 新的無刷直流風(fēng)扇電機(jī)是一個(gè)8極12槽外轉(zhuǎn)子的電機(jī)設(shè)計(jì)。12卷中的3相電流被設(shè)定為平衡的，為風(fēng)扇電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩。假設(shè)阻尼繞組作用和飽和度是可以忽略，電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的三相電源電路如圖4所示。圖四：電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的三相電源電路三相電壓：其中： 通過3個(gè)霍爾傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)子位置在線電壓的每一周期分為六個(gè)步驟。圖5表明霍爾傳感器和線電壓的關(guān)系。圖五：霍爾傳感器位置和線電壓 根據(jù)每一步，60度電，該DSP控制器會(huì)給如的開關(guān)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(zhuǎn)矩。 圖六：理想階段電流和線電壓 假設(shè)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(shù)，為極數(shù)，為相電流。四、測(cè)試結(jié)果（一）傳統(tǒng)的吊扇 傳統(tǒng)的分相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)吊扇使用單相電源110 v或220 v。與3個(gè)速度控制步驟相對(duì)應(yīng)的電力的消耗在表一中列出。表一：傳統(tǒng)吊扇的測(cè)試結(jié)果 在高速運(yùn)行中,消費(fèi)能量的單位功率因數(shù)(認(rèn)知)大約是65 W，如圖7所示。 風(fēng)扇在中速運(yùn)行時(shí)流過的輸入電壓是30V。 這表明好產(chǎn)品的吊扇具有良好的功率因數(shù)。圖七：高速控制下運(yùn)行的輸入電壓(金線:100 v / div)和輸入電流(藍(lán)線:0.2 A/ div)（二）新型的無刷直流電機(jī) 新型的無刷直流電機(jī)采用外部轉(zhuǎn)子電機(jī)的設(shè)計(jì)。帶有驅(qū)動(dòng)電路的電動(dòng)機(jī)的圖片如圖八所示。圖八：帶有驅(qū)動(dòng)電路的電動(dòng)機(jī)

7、電力的消耗是讓人值得注意的。無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整是針對(duì)那些傳統(tǒng)的吊扇而言的。表2給出了3個(gè)固定旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)的輸入功率。表3給出了兩個(gè)電機(jī)的輸入功率的對(duì)比值。在任何速度的運(yùn)行下，新的無刷直流電機(jī)的節(jié)能約為50%。然而,功率因數(shù)校正也需要改善功率因數(shù)。表2：無刷直流電機(jī)的測(cè)試結(jié)果圖九：新的無刷直流電機(jī)的節(jié)能約為50% 當(dāng)風(fēng)機(jī)在固定的速度下運(yùn)行時(shí)，吊扇的扭矩幾乎是常數(shù)的。在高速運(yùn)行時(shí)，電流幾乎與理想的電流一致，如圖十所示。圖十：當(dāng)電流從ia,ib,ic（1A/div）流過，電機(jī)的線電壓為Vab（40v/div），在高速下運(yùn)行。圖十一：相電流為ia（藍(lán)線：2A/div），控制信號(hào)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(chǎng)效應(yīng)晶體管的Vgs、場(chǎng)效應(yīng)晶體管的Vds、階段電流（ia）等控制信號(hào)之間的關(guān)系。上述電流的波形符合這些理論。五、結(jié)論 在節(jié)能方面，新的無刷直流電機(jī)采用8環(huán)和12槽的外轉(zhuǎn)子電機(jī)來設(shè)計(jì)吊扇的。與傳統(tǒng)的感應(yīng)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(jī)同時(shí)滿足了基本的風(fēng)扇速度控制和節(jié)約制造成本的要求。新型吊扇的價(jià)格約為50美元，是比較符合實(shí)際的。致謝 這項(xiàng)工作是由美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)贊助的。中國(guó)臺(tái)灣，項(xiàng)目編號(hào)：95-2622-E-150-049-CC3。參考文獻(xiàn)1 Holik,P

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