【正文】 、HW、HV+、HV、HU+、HU上。IC上的GND接地，電機(jī)總電源連接FFC電源正輸出+VH然后連接到REGOUT(穩(wěn)壓器輸出電壓）。AAA3與IC的U、V、W相連接，此為主軸驅(qū)動器U V W三相輸出。FFC的引腳VH與BD7904FS的引腳HB連接實現(xiàn)霍爾偏置。本人設(shè)計的無刷直流電機(jī)的工作原理是利用霍爾元件實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的位置檢測，用IC驅(qū)動芯片BD7904FS驅(qū)動功率開關(guān)組件，使得電樞繞組依一定的順序通電，從而在旋轉(zhuǎn)磁場中旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換。無刷直流電機(jī)區(qū)別于直流電機(jī)的地方就是采用無接觸式換流。無接觸式換流的實質(zhì)是依靠位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置，通過電子換向線路去驅(qū)動相應(yīng)的功率開關(guān)組件，使得電樞繞組依次得電，定子通電后產(chǎn)生磁場，然后與轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，位置傳感器不斷的把轉(zhuǎn)子的位置信號輸送給電子線路開關(guān)，改變電樞繞組的通電狀態(tài)，使電流的方向保持不變，從而實現(xiàn)無接觸式環(huán)流，如圖42所示。圖42 無刷直流電機(jī)組成圖42中為電子線路開關(guān)，U、V、W為繞組，三相定子繞組分別與電子開關(guān)線路中的功率晶體管對應(yīng)連接，位置傳感器跟蹤轉(zhuǎn)子的位置。 　IC驅(qū)動選擇無刷電機(jī)的IC驅(qū)動有很多，如BD7904FS、BA6858AFP等。BD7904FS是IC驅(qū)動芯片， DVDROM所有驅(qū)動程序和必要的監(jiān)管系統(tǒng)納入一個芯片上低水頭運(yùn)行。可以通過申請PWM和SLED驅(qū)動系統(tǒng)主軸電機(jī)驅(qū)動器。主要應(yīng)用于CDROM、DVDROM。特點(diǎn)是：3 channel BTL 驅(qū)動器、1channel PWM和3 phase 電機(jī)驅(qū)動器，內(nèi)置三角波產(chǎn)生程序，性價比高。BA6858AFP是一塊三相主軸電機(jī)驅(qū)動集成電路，可將DVD視盤機(jī)主軸伺服控制電壓處理成三相驅(qū)動電壓以驅(qū)動三相主軸電機(jī)。從性價比方面考慮BD7904FS更適合刻錄機(jī)用電機(jī)的IC驅(qū)動。BD7904FS共有54個引腳。其中引腳HW+、HW、HV+、HV、HU+、HU、主軸驅(qū)動輸出U、V、W、REGOUT、HB。連接到FFC對應(yīng)的引腳處。正向旋轉(zhuǎn)時霍爾元件向前旋轉(zhuǎn)的積極信號輸入主軸驅(qū)動輸入端，主軸驅(qū)動器輸出端輸出正向扭矩信號。制動時光盤旋轉(zhuǎn)減速和停止，霍爾元件正向旋轉(zhuǎn)信號輸入到負(fù)主軸驅(qū)動輸入端，主軸驅(qū)動輸出反向輸出扭矩信號。引腳功能如表3所示。表3　BD7904FS引腳功能引腳號引腳名稱功能引腳號引腳名稱功能1HU+霍爾放大器，U積極投入28REGGND穩(wěn)壓塊2HU霍爾放大器，U負(fù)輸入29TKOPI跟蹤驅(qū)動器 OPAMPinput3HV+霍爾放大器，V積極投入30TKOPO跟蹤驅(qū)動器運(yùn)算放大器的輸出4HV霍爾放大器，V負(fù)輸入31AVM執(zhí)行器驅(qū)動器供電器5SPVM1主軸驅(qū)動器電源132FCOPI重點(diǎn)驅(qū)動器 OPAMPinput6HW+霍爾放大器W正極投入33FCOPO重點(diǎn)驅(qū)動器運(yùn)算放大器的輸出7HW霍爾放大器W負(fù)極輸入34FCO重點(diǎn)驅(qū)動器負(fù)輸出8CTL1驅(qū)動器邏輯控制135FCO+重點(diǎn)驅(qū)動器正輸出9CTL2驅(qū)動器邏輯控制236TKO負(fù)輸出跟蹤驅(qū)動器10U主軸驅(qū)動器輸出U37TKO+正輸出跟蹤驅(qū)動器11V主軸驅(qū)動器輸出V38AGND地面12GNDGND接地39GNDGND 接地13GNDGND接地40GNDGND接地14GNDGND接地41GNDGND接地15GNDGND接地42GNDGND接地16GNDGND接地43GNDGND接地17PGND主軸驅(qū)動器電源44VCCBTL pre和加載電源18W主軸驅(qū)動器輸出W45LDO嵌入驅(qū)動器負(fù)輸出19VC參考電壓輸入46LDO+嵌入驅(qū)動器正輸出20SPIN主軸驅(qū)動器輸入47SLOSled 驅(qū)動器負(fù)輸出21SPRNF主軸驅(qū)動器電流檢測48SLO+Sled 驅(qū)動器正輸出22HB霍爾偏置49SLVDDSled 驅(qū)動器Power MOS預(yù)供應(yīng)23SPVM2主軸驅(qū)動器電源250SLOPOSled驅(qū)動器運(yùn)算放大器的輸出24DGNDPWM塊預(yù)磨51SLOPISled 驅(qū)動器運(yùn)放輸入25DVCCPWM塊控制電源52SLRNFSled驅(qū)動器電源檢測26REGOUT穩(wěn)壓器輸出電壓引腳53LDIN嵌入驅(qū)動器輸入27REGNF穩(wěn)壓器返回引腳54FG輸出頻率產(chǎn)生程序　位置檢測裝置無刷直流電機(jī)運(yùn)行是通過逆變器功率器件隨著轉(zhuǎn)子不同位置，相應(yīng)改變其不同觸發(fā)狀態(tài)來實現(xiàn)的。準(zhǔn)確檢測轉(zhuǎn)子位置是控制無刷直流電機(jī)的關(guān)鍵。位置傳感器在直流無刷電動機(jī)中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，即將轉(zhuǎn)子磁極的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后去控制定子繞組換相。利用位置傳感器可以得到不同的轉(zhuǎn)子位置信號。目前，也有無位置傳感器控制的無刷直流電機(jī)，它是利用反電動勢信號來實現(xiàn)換向，但在轉(zhuǎn)速很慢的情況下，由于反電動勢與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，在極慢的轉(zhuǎn)速下幅值很低，所以很難檢測到過零點(diǎn)，無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的準(zhǔn)確定位。反電動勢也有自己的優(yōu)點(diǎn)，就是簡化電機(jī)結(jié)構(gòu)節(jié)約成本。由于無刷直流電機(jī)對轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確定位要求很高，無論在低轉(zhuǎn)速還是高轉(zhuǎn)速都要保持準(zhǔn)確定位，所以選用位置傳感器作為位置檢測裝置。直流無刷電機(jī)的位置傳感器主要包括三種：光點(diǎn)式位置傳感器、電磁式位置傳感器、以及霍爾式位置傳感器。　電磁式位置傳感器利用電磁效應(yīng)來進(jìn)行位置檢測，特點(diǎn)是輸出信號大、工作可靠、適應(yīng)性強(qiáng)但體積大，輸出交流信號經(jīng)濾波整流后才能使用，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸被淘汰?！」恻c(diǎn)式位置傳感器由發(fā)光二極管、光敏接收組件、遮關(guān)板組成。遮光板安裝在轉(zhuǎn)子隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其它固定不動。遮光板光敏接收組件輪流接收光信號，產(chǎn)生不同輸出從而判斷轉(zhuǎn)子所處的位置?！』魻柺轿恢脗鞲衅魇鞘且环N磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻杺鞲衅饕曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。利用霍爾效應(yīng)工作的。霍爾效應(yīng)是美國約翰?霍普金斯大學(xué)物理學(xué)家霍爾博于1879年首先發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)把一個通有電流I的長方體形白金導(dǎo)體垂直于磁力線放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中時在白金導(dǎo)體的兩個橫向側(cè)面上就會產(chǎn)生一個垂直于電流方向和磁場方向的電壓U，當(dāng)取消磁場時，電壓立即消失。該電壓后來稱為霍爾電壓，U與通過白金導(dǎo)體的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單性能可靠成本低，目前應(yīng)用最廣的位置傳感器，而且它的結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠成本低。本次設(shè)計采用霍爾式傳感器來檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。圖43為霍爾傳感器在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用，圖中3為上臂功率晶體管為下臂功率功率晶體管?；魻杺鞲衅鞲袘?yīng)到電機(jī)轉(zhuǎn)子目前所在位置，定子控制換流器中功率晶體管的順序，使電流按順序流經(jīng)電機(jī)線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的永磁體相互作用，從而電機(jī)旋轉(zhuǎn)。接法可以是5一組、6一組、4一組、6一組、4一組、5一組。但絕不可以4一組、5一組、6一組，因為電子零件總有開關(guān)的響應(yīng)時間，如果不考慮當(dāng)上臂尚未完全關(guān)閉，下臂就已開啟，結(jié)果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。圖43　無刷直流電機(jī)控制原理　無刷直流電機(jī)的調(diào)速電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來，控制部分根據(jù)霍爾元件檢測出的位置信號的變化速度和驅(qū)動器設(shè)定的速度對比進(jìn)行調(diào)速。對于速度的控制是十分重要的，如若電流速度控制不當(dāng)，影響到通過功率晶體管的電流大小，電流過大晶體管燒毀。根據(jù)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速公式n=URI/KФ（I為電樞電流，U為電樞電壓，Ф為每極磁通量，R為電樞電路總電阻，K為機(jī)構(gòu)參數(shù)）可得無刷直流電機(jī)的調(diào)速方法還有改變R，只能實現(xiàn)有級調(diào)速，調(diào)速平滑性差一般不采用。改變Ф，調(diào)速平滑，但會減弱磁通，永磁體磁通減弱，影響到霍爾元件對轉(zhuǎn)子的位置檢測，所以不采用。改變U，調(diào)速平滑穩(wěn)定，但是需要大容量可調(diào)直流電源。所以考慮到調(diào)壓調(diào)速和磁通調(diào)速，本人采用了PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，它是通過調(diào)整周期和占空比控制電流的速度，控制了電樞電壓和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。結(jié) 論13的設(shè)計，選用無刷直流電機(jī)作為刻錄機(jī)用電機(jī)進(jìn)行設(shè)計。利用霍爾位置傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置檢測，選用BD7904FS作為驅(qū)動，實現(xiàn)對無刷直流電機(jī)的控制。本文主要從兩個部分對無刷直流電機(jī)進(jìn)行設(shè)計，硬件部分的設(shè)計和控制部分的設(shè)計。硬件部分包括定子和轉(zhuǎn)子部分的設(shè)計，設(shè)計出了每個零件的立體圖以及裝配圖，并且確定每個零件所選用的材料。控制部分設(shè)計出了電機(jī)的控制原理圖、總的接線圖、ICBD7904FS的結(jié)構(gòu)原理圖。無論硬件部分還是控制部分基本滿足了無刷直流電機(jī)的需求，再加上無刷直流電機(jī)的其它優(yōu)點(diǎn)，特別適合現(xiàn)代刻錄機(jī)的應(yīng)用和生產(chǎn)。通過本次設(shè)計，讓我了解了許多關(guān)于無刷直流電機(jī)的知識。首先設(shè)計電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子部分，根據(jù)老師提供尺寸、和要求確定初步方案，然后查找資料與同學(xué)探討確定最終方案。這樣不僅鍛煉了我查找東西的能力，而且鍛煉了我的交流與溝通的能力。其次在無刷直流電機(jī)的控制方面，通過查找讓我學(xué)到了許多東西，我深深的體會到了什么叫做機(jī)電不分家。在當(dāng)今時代，機(jī)械沒有電子系統(tǒng)去控制就無法工作，而電子系統(tǒng)沒有機(jī)械就無法去實現(xiàn)操作。參考文獻(xiàn)[1] 何希才. 傳感器及其應(yīng)用電路[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001. [2] 劉錦波. 電機(jī)與拖動[M].清華大學(xué)出版社, 2006:105167. [3] 何小艇. 電子系統(tǒng)設(shè)計[M].浙江大學(xué)出版社, 1998:235239.[4] ，機(jī)械工業(yè)出版社，.[5] 永磁無刷直流電機(jī)技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社出版.[6] 無刷直流電動機(jī)的設(shè)計(VII)中國電子科技集團(tuán)公司，葉金虎.[7] .[8] 王爽，李鐵才，[J].電機(jī)與控制學(xué)報，2008，5（3):288293.[9] 張琛，直流無刷電機(jī)原理，及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.[10] 吳雪梅,景占榮，[J].機(jī)械與電子，2005，（3）：5052.[11] 郭宇飛；姚猛；無刷直流電動機(jī)調(diào)速的實現(xiàn)[J]；電機(jī)與控制應(yīng)用；2009年09期.[12] 何銘新，錢可強(qiáng)，機(jī)械制圖第五版，高等教育出版社，.致 謝隨著時間的推移，畢業(yè)設(shè)計說明書的工作終于完成了。面對這學(xué)期的勞動成果，我想到的不僅僅是過去許多日子的辛勤付出，更多的對指導(dǎo)老師和同學(xué)的感謝?？梢哉f沒有他們的幫助我的畢業(yè)設(shè)計也不會如此順利的完成。我衷心的感謝邱老師?；叵肫甬?dāng)初剛剛跟老師的時候，我對電機(jī)方面沒有什么感覺，缺少很多知識，通過每周三上午老師對我們進(jìn)行指導(dǎo)，讓我了解了許多，并且指導(dǎo)如何去進(jìn)行設(shè)計。在有空的時間里，我還找同學(xué)進(jìn)行交流探討，這樣便給我的設(shè)計的完成奠定了基礎(chǔ)。在此我對你們表示衷心的感