稀土永磁无刷直流电机的发展与在航空领域全电刹车系统上的应用研究_毕业论文.doc

稀土永磁无刷直流电机的与在领域电刹车系统的应用 1 第一章 无刷直流电机 2 1.1无刷直流电机的基本结构 2 1.2各组成部分发展状况 3 1.2.1电动机本体 3 1.2.2电子换相电路 3 1.2.3转子位置检测电路 4 1.3 无刷直流电机的工作原理 4 1.4无刷直流电机优点 6 1.5无刷直流电机相比于其他电机的优势 7 1.5.1无刷直流电动机与异步电动机相比 7 1.5.2无刷直流电动机与永磁同步电动机相比 8 1.5.3无刷直流电动机与有刷直流电动机相比 8 1.6无刷直流电机研究现状和发展方向 9 1.6.1在电机设计方面 9 1.6.2在转矩波动抑制方面 10 1.6.3在无刷直流电机控制器方面 10 1.7永磁无刷直流电机在航空领域的应用 11 第二章 飞机全电刹车工作原理与组成结构 11 2.1飞机刹车系统介绍 11 2.1.1飞机刹车系统基本工作原理 11 2.1.2电刹车系统与液压刹车系统 12 2电刹车系统的介绍 13 2.3全电刹车系统与传统液压刹车系统相比 15 2.3.1全电刹车系统与传统液压刹车系统不同之处 15 2.3.2全电刹车系统与传统液压刹车系统相比具有优势 15 2.4全电刹车系统的发展与应用 16 第三章 飞机全电刹车系统中作动电机的选用 17 3.1全电刹车系统对作动电机的要求 17 3.2无刷直流电机做作动电机 18 3.3 无位置传感器的无刷直流电动机 22 3.4 建立作动电机-无刷直流电机简化模型 23 结 论 26 工作总结 26 发展展望 28 参考文献 29 图无刷直流电机组成框图1.2.1电动机本体 无刷直流电动机在电磁结构上和有刷直流电动机基本一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子采用永磁材料。永磁材料的使用，大大减小了无刷电动机的重量、简化了结构、提高了性能，使其可靠性得以提高。第三代钕铁硼永磁材料的应用，进一步减少了电机的用铜量，促使无刷电机向高效率、小型化、节能的方向发展。 1.2.2电子换相电路 控制电路：无刷直流电动机通过控制驱动电路中的功率开关器件，来控制电机的转速、转向、转矩以及保护电机，包括过流、过压、过热等保护。目前，控制电路一般有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成形式。数字信号处理器是控制电路发展的方向。 驱动电路：驱动电路输出电功率，驱动电动机的电枢绕组，并受控于控制电路。驱动电路由大功率开关器件组成。由于晶闸管的出现，直流电动机才从有刷实现到无刷的飞跃。随着电力电子技术的飞速发展，出现了全控型的功率开关器件。目前，全控型开关器件正在逐渐取代线路复杂、体积庞大、功能指标低的普通晶闸管，为驱动电路实现智能化、高频化、小型化创造了条件。 1.2.3转子位置检测电路 永磁无刷电动机是一闭环的机电一体化系统，它是通过转子磁极位置信号作为电子开关线路的换相信号，因此，准确检测转子位置，并根据转子位置及时对功率器件进行切换，是无刷直流电动机正常运行的关键。 为适应无刷电动机的进一步发展，无位置传感器应运而生，它一般利用电枢绕组的感应反电动势来间接获得转子磁极位置，与直接检测法相比，省去了位置传感器，简化了电动机本体结构，取得了良好的效果，并得到了广泛的应用。但对于靠反电动势进行位置检测的无位置传感器无刷电动机，由于静止时不产生反电动势，因而如何顺利启动是该电机需要解决的问题。 1.3 无刷直流电机的工作原理 以二相导通星形六状态无刷方波电机为例来说明电机的工作原理，如图2所示。 图2 稀土永磁无刷直流电动机工作原理示意图 当转子位置位于图2(a)所示位置时，检测到的磁极位置信号，经过控制电路逻辑变换后驱动逆变器，使功率开关管T1、T6 导通，即绕组A、B通电，A进B出，电枢绕组在空间合成磁势Fa，如图2(a)所示。此时定转子磁场相互作用拖动转子顺时针方向转动。电流流通途径为：电源正极→T1管→A相绕组→ B相绕组→T6管→电源负极。当转子转过60°电角度，达到图2(b)中位置时，位置传感器输出信号，经逻辑变换后使开关管T6截止，T2导通，此时T1仍导通，则绕组A、C通电，A进C出，电枢绕组在空间合成磁场如图2(b)中Fa。此时定转子磁场相互作用使转子继续沿顺时针方向转动。电流流通路径为：电源正极→T1管→A相绕组→C相绕组→T2管→电源负极，依此类推。当转子继续沿顺时针每转过60°电角度时，功率开关管的导通逻辑为：T3T2、T3T4、T5T4、T5T6、T1T6……，则转子磁场始终受到定子合成磁场的作用并沿顺时针方向连续转动。在图2(a)到(b)的60°电角度范围内，转子磁场顺时针连续转动，而定子合成磁场在空间保持图2(a)中Fa的位置不动，只有当转子磁场转够60°电角度到达图2(b)中Ff的位置时，定子合成磁场才