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1、常州工学院课程设计报告课 题：无刷电机驱动器班 级：姓 名：学 号：指导老师： 王雁平目录1直流无刷无霍尔电机原理12总体设计方案33硬件设计43.1电源模块43.2驱动电路54心得体会65附录65.1元件清单65.2原理图75.3 PCB 图91、直流无刷无霍尔电机原理无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电 一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相 异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了 检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率 电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、 制动信号，以控制电动机的启动
2、、停止和制动；接受位置传感器信号 和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接 受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示 等等。普通直流电动机的电枢在转子上，而定子产生固定不动的磁场。 为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中 电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的 转矩驱动电动机不断旋转。无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放 到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机 相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后， 只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了使电动机转起来， 必须
3、使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着 转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右 的空间角，产生转矩推动转子旋转。无刷直流永磁电动机与有刷直流永磁电动机的比较项目无刷直流电动机有刷直流电动机换向借助转自子位置传感器 实现电子换向由电刷和换向器进行机械换向维护由于没有电刷和换向器， 很少需要维护需要周期性维护寿命比较长比较短机械（速度/力矩）特性平（硬）在负载条件下能 在所有速度上运行中等平（中等硬）。在较 高速度上运行时，电刷摩 擦增加，有用力矩减小效率由于没有电刷压降，所以 效率高中等输出功率/外形尺寸之比 高由于电枢绕组设置在与 机壳相连的定子上，容易
4、 散热。这种优异的热传导 特性允许减小电动机的 尺寸，所以输出功率/外 形尺寸之比高中等/低。电枢产生的热 量消散在气隙内，这样增 加了气隙温度，从而限制 了输出功率/外形尺寸之 比2、总体设计方案本系统由控制器、电源模块和JY01A驱动IC等硬件电路部分 以及相应的软件部分构成。本设计采用控制器作为主控芯片，用编程 的方法来模拟无刷电机的控制逻辑，其特点是使用灵活，通过修改程 序可适应不同规格的无刷电机，增加系统功能方便，JY01A驱动电路， 具备调速，正反转，过流保护，短路保护，欠压保护等功能，工作稳 定，防干扰能力强等特点。电源电路给控制器和驱动电路提供36V 电电控*源制动器器3、硬件
5、电路3.1电源模块脉宽调制驱动电路3塞尔传感籍信号电源电路图无刷直流驱动电路的无刷直流电机使用的是定子绕组，而不 是有刷直流电机所使用的转子绕组。机械换向器/电刷系统由电 子换向器（即无刷直流驱动电路）所取代。该驱动电路将直流电 源电压切换到电机绕组。多数无刷直流电机有3个绕组，并采用星形连接。星型点在内部连接，因此仅有三条线延伸出去。应用 PWM (脉冲宽度调制)的驱动电路可以改变转子的平均电压来控 制速度。永久磁体位于转子内。3个内嵌于定子的的霍尔传感器 用来测量转子的角位置。每当转子磁极靠近霍尔传感器时，霍尔 传感器就会产生一个高信号或低信号，表明N极或S极转过。这 些信号使得驱动电路找
6、到3个绕组的最佳切换时间。3.2驱动电路反电动势检测电路LM海HaHhHe故障指示转向控制转速砒矣压保护JY01ABLDC MotorGM)BTEi：CIG3IR2101电流检测JAT AT TR2101CiVCC 1M-400V I二=匚 rl勺JH4IR21Q1RiJRMC毗1 ME直流无刷无霍尔电机驱动应用图Ha,Hb,Hc输入端，内有上拉电阻，约30KQ左右电流检测回路，一般应用Ri =10K，Ci = 104P，电流采样电阻R选值参考R =0.05/( W/V)式中：0.05常数，如：工作电压12V， 电机功率 30W R =0.02( 20mQ )在无霍尔驱动中，反电动势信号经过L
7、339处理后的相位不能搞错(MAHa； MBHb； MCHc)驱动门电路，建议使用IR2101S做为驱动门，起到隔离与电平转换作用VCC电源滤波电容C，一般按C = W/V*100式中：工作电压 12V，电机功率10W，实际C = 83uF，按照滤波电容的选型 原则，向上选用标称值为100uF电容。4、心得体会这次课程设计是一次非常好的锻炼机会，通过这段时间的学习， 发现了自己的很多缺点，自己知识的不牢固，看到了自己的实践经验 更是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高，也深刻领会到合作 的重要性。课程设计是培养学我们综合运用所学知识,发现，提出，分析和解 决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，
8、是对我们实际工作能力的具 体训练和考察过程.此次无刷无霍尔直流电动机的课程设计，我仍体 会颇深。从中学到很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知 识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在硬件电路的设计过程中，这次的元器件与以往的元器件有了一 些不同，看到那么多的贴片电阻的焊接我明白了焊接电路需要很大的 技巧，例如焊接贴片电阻时应先上锡在板子上然后再放入电阻，焊接 高低不一样的元器件时应该先焊接高度低的，再焊接高度低的等。虽 然这只是一些小的细节的问题，但是掌握了就能事焊接电路很顺利。 同时通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的只 有理论知识是远远不够的，只有把所学的理
9、论知识与实践相结合起 来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的 能力。在设计的过程中，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计 的过程中发现了自己的很多的不足，自己知识的很多漏洞，对以前所 学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。虽然这只是一次的较 简单的课程设计，可是也花费了我们不少的时间。这次的课程设计虽然有点难度，但让我受益匪浅，这次学习对于 我们没有真正实践经验的同学来说，是一次成长的机会，使我对直流 电动机又有了一些更深刻的认识。5.附录5.1元件清单序号名称规格数量1贴片电阻4.7K42贴片电阻1K103贴片电阻10K64贴片电阻30K35贴片电阻0.1K16贴片电阻2.2K17电解电容2200uf18电解电容1000uf19电解电容470uf110贴片电容104uf911贴片电容474uf15.2原理图堂3f一.-e.nL/ca*wmJdHEM M.SE3-备一 3-* Fdl-I 裆M.S S0-3- 苣m1EmRlcMos kEHvrsw-XFylc混F nHHk2 VRDVSSEtnr,w5.3 PCB 图JYQDBLOCR16R18R19RL5RL3R24R21fill
