無刷直流電動機的FG穩(wěn)速方式
呂淑蘭，楊瑞清
(大連科東辦公設備有限公司，遼寧大連116033)
和有刷直流電動機相比較，無刷直流電動機具有噪音低、干擾小和壽命長等優(yōu)點。從穩(wěn)速方向比較，它還具有穩(wěn)速精度的特點。
有刷直流電動機由直流電源直接驅(qū)動，當需要穩(wěn)速時，可采用專用的集成塊，穩(wěn)速電路比較簡單，反饋信號取自轉(zhuǎn)子的反電勢。例如EG系列直流穩(wěn)速電機，穩(wěn)速IC有松下的6651、羅姆的6620和三洋的5587等。無刷直流電動機需要專用的驅(qū)動電路才能運行。當需要穩(wěn)速時，可以采用具有穩(wěn)速功能的驅(qū)動IC，例如摩托羅拉的MC33035，也可以采用具有穩(wěn)速功能IC的穩(wěn)速電路，例如東芝的TA7715P、TC9142P等．這種穩(wěn)速電路采取閉環(huán)形式，它的速度反饋信號來自FG。
FG(Frequency Generator)稱之為頻翠發(fā)生器，它實際卜是將磁的脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)橥诫姷男盘柕难b置，起到了電磁編碼的作用。本文介紹使用FG的穩(wěn)速原理和FG的結構型式。
1穩(wěn)速原理
以FG坐為速度反饋信號，可以組成電壓伺服電路或者省級相伺服電路，也可以組成同時具有電壓伺服和鎖相伺服的混合穩(wěn)速電路，這決取于整個系統(tǒng)對穩(wěn)速精度的要求。
(1)電壓伺服電路的穩(wěn)速原理如圖l所示。
圖1中FG的電壓輸出頻率與轉(zhuǎn)予的轉(zhuǎn)速成正比，該信號電壓經(jīng)過F-V頻率電壓變換器工作，變?yōu)殡妷号c轉(zhuǎn)速成正比，其電平進入比較器與基準電壓進行比較，將比較結果送入放大器對電源電壓進行調(diào)整，從而達到穩(wěn)速之目的。
(2)鎖相伺服電路的穩(wěn)速原理如圖2所示。
圖2中FG的電壓信號頻率與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比。該信號經(jīng)過波形整形電路進入相位比較器與基準頻率進行比較，比較結果經(jīng)過積分電路運入放大器對電源電壓進行調(diào)整，從而達到穩(wěn)速之目的。
2 FG的結構型式
前面提到，F(xiàn)G是將磁的脈沖信號通過電磁感應原理將變?yōu)橥诫姷拿}沖信號的裝置。磁脈沖信號制作在轉(zhuǎn)子上．其頻率與轉(zhuǎn)速成正比。電脈沖信號制作在定子上，通過電感磁感應得到同步的電信號。由于無刷直流電動機結構型式的不同，F(xiàn)G的結構型式也差異很大。
(1)軸向氣隙式(無鐵心)無刷直流電動機的FG結構型式如圖3。
這是一臺定子六個線卷轉(zhuǎn)子八個磁極的電機簡圖。FG線卷制作在主繞組的外邊，采取印刷繞組的形式，固定到基板上，極對數(shù)根據(jù)穩(wěn)速精度的要求而定。FG磁極制作在主磁極的外邊，與主磁極采用同一個磁鐵。FG線卷和磁極在結構尺寸上應保持一致，以便得到****的感應信號。
這種結構型式的優(yōu)點是可以得到較大的電壓信號，因為各線卷是串聯(lián)起來的。但受印刷繞組制作寬度的限制，頻率的高值也受到制約。
（2）徑向氣隙式(有鐵心)元刷直流電動機的FG結構型工的圖四。
這是一臺定子九根轉(zhuǎn)子十二磁極的電機圓筒。在轉(zhuǎn)子殼的外邊裝上(或者注塑)磁環(huán)，磁環(huán)的外圓充以FG磁極。在安裝板上裝有磁頭FG磁容)，對準磁極。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁極便在磁頭中感應出交流電壓信號。磁頭可以采用霍爾元件制制作，當頻率很高時需要制作專用的磁頭。
這種結構型式的優(yōu)點是可以得到高頻信號，兇為磁極對數(shù)可以達到幾百對。其優(yōu)點是結構要復雜些，信號電壓也小。
實際上FG的結構型式并不能自行選取，而是決定于電機的結構型式。
3特點與應用
(1)用速度反饋原理進行穩(wěn)速己屬經(jīng)典理論，早年采用測速發(fā)電機進行穩(wěn)速即是典型例子。在電機軸端安裝測量發(fā)電機，其輸出電機的頻率與轉(zhuǎn)速成正比，故為信號反饋元件。這種穩(wěn)速方式的體積較大，且頻率的高端受到磁極對數(shù)的限制，不能太高。采用FG穩(wěn)速方式的電機體積明顯減小，且信號頻率可以做得很高。
(2)有刷直流電機的穩(wěn)速方式之所以被廣泛采用，是因為電機體積小，價格相當便宜。但穩(wěn)速精度低，一般在2％以內(nèi)。采剛價格畫方式雖然價格高，但穩(wěn)速精度可以提高一個數(shù)量級。
(3)從以上的比較可以看出，三種穩(wěn)速方式各有特點：測速發(fā)電機可以做得功率較大，適用于大功率無刷直流電動機的穩(wěn)速，主要用于人中型設備和產(chǎn)品以及軍事衛(wèi)星；有刷電機穩(wěn)速方式的精度雖然低，但價格便宜，適用于普及型電子產(chǎn)品，數(shù)收錄機、汽車音響等；FG穩(wěn)速方式具有體積小和精度高的特點，適用于檔次****產(chǎn)品，如家用錄像機、磁帶錄音座等。
上世紀八十年代，正是家用錄像和鼎盛時期，F(xiàn)G穩(wěn)速方式的無刷直流電動機作為主導軸電機作用，年產(chǎn)量達幾百萬臺。但隨著激光影碟的問世，完全取代了磁帶錄像機，電機也隨之停產(chǎn)。但是電機作為重要的電子元件，應用的領域是很廣的。無刷直流電動機目前已被各個行業(yè)逐漸采用，如空調(diào)機、洗衣機、便攜式DVD機等如果加上高精度的穩(wěn)速功能，將如虎添翼，必然在新的領域中大展其能。FG穩(wěn)速方式的電機尚處研制階段，望其能作為儲備產(chǎn)品加以進一步開發(fā)。 |
