此外，直流變頻電機(jī)，是將其控制器與電機(jī)分開，將控制器置于振動(dòng)程度相對(duì)較低的地方，此種結(jié)構(gòu)不可避免的需要在電機(jī)和控制器之間有較長的引線，容易由于機(jī)器振動(dòng)，線路之間的干擾等因素造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定，導(dǎo)致電機(jī)性能的不穩(wěn)定，以及整機(jī)容易受到復(fù)雜引線的電磁干擾。

  直流無刷電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高,運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn),在冰箱風(fēng)扇領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是無刷直流電機(jī)繞組等關(guān)鍵參數(shù)一般依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、霍爾傳感器安裝位置選取不準(zhǔn)確以及換相過程存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),從而嚴(yán)重影響冰箱的性能提升。本文針對(duì)冰箱常用的三相無刷直流電機(jī)、單相無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)及其性能提升展開研究,主要工作如下:

 

    (1)闡述了無刷直流電機(jī)及其在冰箱應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)了無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)及其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的國內(nèi)外現(xiàn)狀研究。

 

     (2)給出了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),闡述了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理,并推導(dǎo)了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)冰箱用三相無刷直流電機(jī),根據(jù)工程實(shí)際要求,基于三相無刷直流電機(jī)原理,確定了符合電機(jī)設(shè)計(jì)要求的電機(jī)參數(shù)。根據(jù)確定的三相無刷直流電機(jī)參數(shù),利用ANSYS Maxwell軟件建立了三相無刷直流電機(jī)的二維有限元分析模型,分析了線圈匝數(shù)和繞組電阻對(duì)電機(jī)機(jī)械性能的影響。采用最小二乘法得到三相無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與線圈匝數(shù)、線圈電阻的關(guān)聯(lián)關(guān)系。根據(jù)三相無刷直流電機(jī)的性能要求,確定電機(jī)的線圈匝數(shù)和繞組電阻。為保證三相無刷直流電的可靠運(yùn)行,探討了霍爾傳感器的位置安裝原則。為確保霍爾傳感器準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)子位置,通過三維有限元仿真和空間磁場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn),確定了霍爾傳感器安裝位置。有限元仿真結(jié)果表明:設(shè)計(jì)的三相無刷直流電機(jī)參數(shù)滿足電機(jī)設(shè)計(jì)要求,霍爾傳感器安裝位置符合設(shè)計(jì)要求。

 

    (3)針對(duì)冰箱用單相直流無刷電機(jī),給出了電機(jī)雙極性繞組驅(qū)動(dòng)電路,分析了電機(jī)換相過程產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因,并推導(dǎo)了電機(jī)電感對(duì)換相過程電流變化率影響。通過有限元仿真得到了單相無刷直流電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)、齒槽轉(zhuǎn)矩、相電流以及電磁轉(zhuǎn)矩。為了減小單相無刷直流電機(jī)換相過程的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),提出了基于相位超前換相控制策略,并理論上推導(dǎo)了最佳的超前換相角