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目前的技術運用中，冰箱采用的風扇電機大都為罩極電機。由于該種電機的獨特屬性，不可避免的造成較大的勵磁損耗，極大的影響了電機的效率和性能，而且罩極電機的結構相對復雜，因此其運行可靠性差，并且運行壽命相對較短。
直流無刷電機具有結構簡單、體積小、效率高,運行可靠等優點,在冰箱風扇領域得到廣泛的應用。但是無刷直流電機繞組等關鍵參數一般依據經驗設計、霍爾傳感器安裝位置選取不準確以及換相過程存在較大的轉矩脈動,從而嚴重影響冰箱的性能提升。本文針對冰箱常用的三相無刷直流電機、單相無刷直流電機的設計及其性能提升展開研究,主要工作如下:
此外，直流變頻電機，是將其控制器與電機分開，將控制器置于振動程度相對較低的地方，此種結構不可避免的需要在電機和控制器之間有較長的引線，容易由于機器振動，線路之間的干擾等因素造成信號傳輸的不穩定，導致電機性能的不穩定，以及整機容易受到復雜引線的電磁干擾。
直流無刷電機具有結構簡單、體積小、效率高,運行可靠等優點,在冰箱風扇領域得到廣泛的應用。但是無刷直流電機繞組等關鍵參數一般依據經驗設計、霍爾傳感器安裝位置選取不準確以及換相過程存在較大的轉矩脈動,從而嚴重影響冰箱的性能提升。本文針對冰箱常用的三相無刷直流電機、單相無刷直流電機的設計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及其在冰箱應用的發展現狀,總結了無刷直流電機設計及其轉矩脈動抑制的國內外現狀研究。
(2)給出了無刷直流電機控制系統的結構,闡述了無刷直流電機控制系統的運行原理,并推導了無刷直流電機的數學模型。針對冰箱用三相無刷直流電機,根據工程實際要求,基于三相無刷直流電機原理,確定了符合電機設計要求的電機參數。根據確定的三相無刷直流電機參數,利用ANSYS Maxwell軟件建立了三相無刷直流電機的二維有限元分析模型,分析了線圈匝數和繞組電阻對電機機械性能的影響。采用最小二乘法得到三相無刷直流電機的轉矩特性與線圈匝數、線圈電阻的關聯關系。根據三相無刷直流電機的性能要求,確定電機的線圈匝數和繞組電阻。為保證三相無刷直流電的可靠運行,探討了霍爾傳感器的位置安裝原則。為確保霍爾傳感器準確測量轉子位置,通過三維有限元仿真和空間磁場測量實驗,確定了霍爾傳感器安裝位置。有限元仿真結果表明:設計的三相無刷直流電機參數滿足電機設計要求,霍爾傳感器安裝位置符合設計要求。
(3)針對冰箱用單相直流無刷電機,給出了電機雙極性繞組驅動電路,分析了電機換相過程產生轉矩脈動的原因,并推導了電機電感對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的反電動勢、齒槽轉矩、相電流以及電磁轉矩。為了減小單相無刷直流電機換相過程的轉矩脈動,提出了基于相位超前換相控制策略,并理論上推導了最佳的超前換相角
