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密级：科学技术学院NANCHANGUNIVERSITYCOLLEGEOFSCIENCEANDTECHNOLOGY学士学位论文THESISOFBACHELOR（2008—2012年）题目刻录机用电机Ф24.5×13的(机械结构)设计学科部：理工学科专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：起讫日期：2012.2.23~2012.5.10目录摘要………………………………………………………………………………………………IAbstract……………………………………………………………………………………………II第一章前言………………………………………………………………………………………11.1国内外电机的发展概况及存在问题……………………………………………………11.2刻录机用电机设计的目的及意义………………………………………………………21.3设计的指导思想……………………………………………………………………………2第二章方案的选择…………………………………………………………………………………32.1方案一……………………………………………………………………………………32.2方案二……………………………………………………………………………………3第三章硬件部分设计……………………………………………………………………………53.1无刷直流电机的硬件结构组成…………………………………………………………53.2转子与定子部分的设计…………………………………………………………………63.2.1设计参数………………………………………………………………………………63.2.2转子部分的设计………………………………………………………………………63.2.3定子部分的设计………………………………………………………………………73.3材料的选择………………………………………………………………………………83.3.1定子部分各零件材料的选用…………………………………………………………83.3.2转子部分各零件材料的选用…………………………………………………………93.4主要工序…………………………………………………………………………………193.4.1定子工序………………………………………………………………………………193.4.2转子工序………………………………………………………………………………203.4.3总工序…………………………………………………………………………………20第四章软件部分的设计…………………………………………………………………………214.1无刷直流电机控制组成及原理………………………………………………………214.2IC驱动选择……………………………………………………………………………224.3位置检测装置…………………………………………………………………………244.4无刷直流电机的调速……………………………………………………………………25结论………………………………………………………………………………………………26参考文献…………………………………………………………………………………………27致谢………………………………………………………………………………………………28I刻录机用电机Ф24.5×13的(机械结构)设计专业：机械设计制造及其自动化学号：7011208098学生姓名：郑洪瑞指导老师：邱水才摘要：近几年来，由于无刷直流电机具有交流电机的结构简单、维护方便、运行可靠等一系列优点，在国民经济各领域应用日益普及。而且直流无刷电机保持了直流有刷电机的优越性，采用无接触式电子换向，不受机械换向控制，与传统的直流有刷电机相比，调速方便，易于控制，运行平稳，在刻录机中得到了广泛的应用。本次设计以无刷直流电机作为刻录机用电机进行设计，采用三相九极无刷直流电机，三相指的是定子绕组设计为三相，九极指的是矽钢片的磁极数为九。设计包括硬件和软件两个方面，硬件方面有：定子部分的设计、转子部分的设计、材料的选择。设计要求机壳外轮廓尺寸为24.5mm，定子上底板底端到转子上垫圈上端的距离为13mm。软件方面有：位置检测装置，采用霍尔式位置传感器，检测转子位置，从而实现电子换向。选用BD7904FS驱动芯片作为电机的IC驱动。关键词：BD7904FS霍尔式传感器电子换向位置检测装置三相九极无刷直流电机IIBurnerswithmotorФ24.5by13(mechanicalstructure)designAbstract:Inrecentyears,duetotheBrushlessDCmotorhassimplestructureofACmotor,convenientmaintenance,reliableoperationandsoonaseriesofadvantages,inallareasofthenationaleconomyhasbeenusedmoreandmorepopular.AndBrushlessDCmotortokeeptheDCmotorhasadvantagesofbrush,usingnocontactelectronicreversing,notaffectedbymechanicalcommutationcontrol,andthetraditionalDCmotorarecomparedbrush,speed,easytocontrol,smoothoperation,intheburnersarewidelyused.ThisdesignwithBrushlessDCmotorwithmotordesignasburners,three-phasenineextremelybrushlessDCmotor,three-phasereferstothestatorwindingdesignforthree-phase,nineextremelyreferstothenumberofthenineXiGangPianmagneticpoles.Designtoincludetwoaspectsofhardwareandsoftware,hardware:thedesignofthestator,rotorpartofthedesign,materialselection.Thechassisdesignrequirementof24.5mmsizeoutline,statoronthebottomofthefloortotherotorsystematthetopofthedistancetothegasket13mm.Software:positiondetectiondevice,withahalltypepositionsensor,detectionofrotorposition,soastorealizetheelectroniccommutation.ChooseBD7904FSdrivechipasthemotordriveIC.Keywords:BD7904FSHallSensorElectronicReversingPositionDetectionDeviceNineaThree-phaseBrushlessDCMotor1第一章前言1.1国内外电机的发展概况及存在的问题随着时代的不断发展各行各业都离不开电机，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。现在电机的类型越来越多，像有刷直流电机和无刷直流电机。由于无刷直流电机使用寿命长、运转无噪音、较高的转速范围，渐渐的取代了传统的有刷直流电机。无刷直流电机最早是日本的大畑克己；中野正嗣；高木哲尚发明的，这一突破为人类提供了便利。随着永磁材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术的发展，无刷直流电机得到了长足的发展。无刷直流电机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电机外部特性的电子换相电机。目前，国内现在已有无刷直流电机的系列产品，并形成了一定的生产规模。而且它在我国的用途也是非常广泛，可作为直流电机、伺服电机和力矩电机等使用，尤其适用于高级电子设备、机器人、航空航天技术、数控装置、医疗化工等高新技术领域。今年来出现的无刷直流电机，用晶体管开关的电路和位置传感器代替电刷和换向器。无刷直流电机的位置检测装置是无刷直流电机的重要部件，它负责检测转子的位置。位置检测装置一般采用位置传感器，位置传感器的种类有电磁式、光点式、霍尔式，其中霍尔式位置传感器逐渐替代其它位置传感器。不仅是在检测方面，而且在IC驱动方面也在不断的更新，如BA6858AFP、BD7904FS等都是十分先进的IC驱动，都是刻录机用电机上应用最多的IC。从无刷直流电机及其控制系统的设计和制造水平来看，我国与国际水平还有着比较大的差距。国内应用最多的还是有刷直流电机，虽然它含有碳刷、噪音大，但是变速平稳、温升低、可靠性好、价格便宜，很多公司还是比较喜欢用它。无刷直流电机改善了有刷直流电机的噪音大，使用寿命短等缺点，成为电机行业发展的趋势。目前设计的好多无刷直流电机还存在着许多问题，有些无刷直流电机采用反电动势法进行转子的位置检测，在欠压启动时电机就会失步，导致电流急剧增大，过流保护动作，启动失败。如果增加欠压保护模块，就会增加成本。若采用位置传感器进行位置检测，那就可以避免失步了。随着科技的发展，位置传感器也出现了好多，如霍尔式位置传感器、光点式位置传感器、电磁式位置传感器等。使用最多的是霍尔式位置传感器和光点式位置传感器，电磁式位置传感器已经逐渐被淘汰。无刷直流电机对永磁体材料的选择也是很重要的，永磁体装在机壳里，如果机壳材料为铁制材料那么就很容易失去磁性。因而就无法被位置检测装置感应到，从而无法实现电子换向，便失去了无刷直流电机的意义，电机不能正常工作。由此看来，对于永磁体的材料和机壳材料要求较高。还有一个问题，就是无刷直流电机的IC驱动的选择，它的种类也是多种多样的，每个IC都有不同的用途，如果选用不当，势必造成电机的控制出现问题。21.2刻录机用电机设计的目的及意义通过设计了解了电机的类型、工作原理、结构组成以及应用范围。电机包括无刷直流电机和有刷直流电机等，主要由定子、转子组成。本课题选用无刷直流电机作为刻录机用电机，用电子换向取代碳刷换向，用霍尔元件实现位置检测，使得定位更准确。与用有刷直流电机的刻录机相比不仅降低了维护成本而且提高了刻录机的性能，使得刻录机工作更稳定、更快，从而提高产品的总体水平。电机是一种能量转换装置，应用于各行各业，并且在国民经济中占有重要地位。无论是在工农生产、交通运输、国防宇航、医疗卫生、商务与办公设备，还是日常生活中的家用电器，都大量的使用着各种各样的电机。目前，普通的只能旋转的电机已经不能满足生产要求，我们必须不断改进才能跟上产品的更新换代。现在是一个机电一体化快速发展的社会，我们不仅要学好机械知识更要把电学知识学好，做到机电不分家。将此课题作为毕业设计，不仅能巩固大学四年所学知识，而且能培养我们独立分析问题和解决问题的能力，最重要的是能活跃我们的思维、提高我们的创新能力。若能在原有基础上提出改进方案，将能给社会带来更大的福利。1.3指导思想刻录机用电机的设计要尽量的满足刻录机的使用要求，结构尺寸符合刻录机用电机大小。由于无刷直流电机结构简单既具有交流电机的特点，又具有有刷直流电机的特点，所以不仅维修方便、低干扰、使用寿命长、而且运行效率高、调速系统稳定，充分满足了刻录机的使用要求。从电机的零件材料方面考虑：现在竞争十分激烈，无论什么产品都对自己选用材料要求是非常高的，都希望使用性价比较高的材料，节约制造成本。刻录机用电机对零件材料的要求较高，根据每个零件的机械特性进行查找材料，通过比较确定最优材料。从控制方面考虑：无刷直流电机实现电子换向，要有准确的定位，要实现准确的定位就必须要有位置检测装置，位置检测装置多种多样，一般采用霍尔元件作为位置检测装置。IC驱动也是无刷直流电机的