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目前的技术运用中，冰箱采用的风扇电机大都为罩极电机。由于该种电机的独特属性，不可避免的造成较大的励磁损耗，极大的影响了电机的效率和性能，而且罩极电机的结构相对复杂，因此其运行可靠性差，并且运行寿命相对较短。
此外，直流变频电机，是将其控制器与电机分开，将控制器置于振动程度相对较低的地方，此种结构不可避免的需要在电机和控制器之间有较长的引线，容易由于机器振动，线路之间的干扰等因素造成信号传输的不稳定，导致电机性能的不稳定，以及整机容易受到复杂引线的电磁干扰。
直流无刷电机具有结构简单、体积小、效率高,运行可靠等优点,在冰箱风扇领域得到广泛的应用。但是无刷直流电机绕组等关键参数一般依据经验设计、霍尔传感器安装位置选取不准确以及换相过程存在较大的转矩脉动,从而严重影响冰箱的性能提升。本文针对冰箱常用的三相无刷直流电机、单相无刷直流电机的设计及其性能提升展开研究,主要工作如下:
(1)阐述了无刷直流电机及其在冰箱应用的发展现状,总结了无刷直流电机设计及其转矩脉动抑制的国内外现状研究。
(2)给出了无刷直流电机控制系统的结构,阐述了无刷直流电机控制系统的运行原理,并推导了无刷直流电机的数学模型。针对冰箱用三相无刷直流电机,根据工程实际要求,基于三相无刷直流电机原理,确定了符合电机设计要求的电机参数。根据确定的三相无刷直流电机参数,利用ANSYS Maxwell软件建立了三相无刷直流电机的二维有限元分析模型,分析了线圈匝数和绕组电阻对电机机械性能的影响。采用最小二乘法得到三相无刷直流电机的转矩特性与线圈匝数、线圈电阻的关联关系。根据三相无刷直流电机的性能要求,确定电机的线圈匝数和绕组电阻。为保证三相无刷直流电的可靠运行,探讨了霍尔传感器的位置安装原则。为确保霍尔传感器准确测量转子位置,通过三维有限元仿真和空间磁场测量实验,确定了霍尔传感器安装位置。有限元仿真结果表明:设计的三相无刷直流电机参数满足电机设计要求,霍尔传感器安装位置符合设计要求。
(3)针对冰箱用单相直流无刷电机,给出了电机双极性绕组驱动电路,分析了电机换相过程产生转矩脉动的原因,并推导了电机电感对换相过程电流变化率影响。通过有限元仿真得到了单相无刷直流电机的反电动势、齿槽转矩、相电流以及电磁转矩。为了减小单相无刷直流电机换相过程的转矩脉动,提出了基于相位超前换相控制策略,并理论上推导了最佳的超前换相角
