無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的FG穩(wěn)速方式
呂淑蘭，楊瑞清
(大連科東辦公設(shè)備有限公司，遼寧大連116033)
和有刷直流電動(dòng)機(jī)相比較，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有噪音低、干擾小和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。從穩(wěn)速方向比較，它還具有穩(wěn)速精度的特點(diǎn)。
有刷直流電動(dòng)機(jī)由直流電源直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)需要穩(wěn)速時(shí)，可采用專用的集成塊，穩(wěn)速電路比較簡(jiǎn)單，反饋信號(hào)取自轉(zhuǎn)子的反電勢(shì)。例如EG系列直流穩(wěn)速電機(jī)，穩(wěn)速IC有松下的6651、羅姆的6620和三洋的5587等。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)需要專用的驅(qū)動(dòng)電路才能運(yùn)行。當(dāng)需要穩(wěn)速時(shí)，可以采用具有穩(wěn)速功能的驅(qū)動(dòng)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(hào)來(lái)自FG。
FG(Frequency Generator)稱之為頻翠發(fā)生器，它實(shí)際卜是將磁的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橥诫姷男盘?hào)的裝置，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(jié)構(gòu)型式。
1穩(wěn)速原理
以FG坐為速度反饋信號(hào)，可以組成電壓伺服電路或者省級(jí)相伺服電路，也可以組成同時(shí)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(gè)系統(tǒng)對(duì)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(hào)電壓經(jīng)過(guò)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(jìn)入比較器與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，將比較結(jié)果送入放大器對(duì)電源電壓進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)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(hào)頻率與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比。該信號(hào)經(jīng)過(guò)波形整形電路進(jìn)入相位比較器與基準(zhǔn)頻率進(jìn)行比較，比較結(jié)果經(jīng)過(guò)積分電路運(yùn)入放大器對(duì)電源電壓進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到穩(wěn)速之目的。
2 FG的結(jié)構(gòu)型式
前面提到，F(xiàn)G是將磁的脈沖信號(hào)通過(guò)電磁感應(yīng)原理將變?yōu)橥诫姷拿}沖信號(hào)的裝置。磁脈沖信號(hào)制作在轉(zhuǎn)子上．其頻率與轉(zhuǎn)速成正比。電脈沖信號(hào)制作在定子上，通過(guò)電感磁感應(yīng)得到同步的電信號(hào)。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式的不同，F(xiàn)G的結(jié)構(gòu)型式也差異很大。
(1)軸向氣隙式(無(wú)鐵心)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的FG結(jié)構(gòu)型式如圖3。
這是一臺(tái)定子六個(gè)線卷轉(zhuǎn)子八個(gè)磁極的電機(jī)簡(jiǎn)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(duì)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(gè)磁鐵。FG線卷和磁極在結(jié)構(gòu)尺寸上應(yīng)保持一致，以便得到****的感應(yīng)信號(hào)。
這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)是可以得到較大的電壓信號(hào)，因?yàn)楦骶�卷是串聯(lián)起來(lái)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(dòng)機(jī)的FG結(jié)構(gòu)型工的圖四。
這是一臺(tái)定子九根轉(zhuǎn)子十二磁極的電機(jī)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(duì)準(zhǔn)磁極。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁極便在磁頭中感應(yīng)出交流電壓信號(hào)。磁頭可以采用霍爾元件制制作，當(dāng)頻率很高時(shí)需要制作專用的磁頭。
這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)是可以得到高頻信號(hào)，兇為磁極對(duì)數(shù)可以達(dá)到幾百對(duì)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些，信號(hào)電壓也小。
實(shí)際上FG的結(jié)構(gòu)型式并不能自行選取，而是決定于電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。
3特點(diǎn)與應(yīng)用
(1)用速度反饋原理進(jìn)行穩(wěn)速己屬經(jīng)典理論，早年采用測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行穩(wěn)速即是典型例子。在電機(jī)軸端安裝測(cè)量發(fā)電機(jī)，其輸出電機(jī)的頻率與轉(zhuǎn)速成正比，故為信號(hào)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(duì)數(shù)的限制，不能太高。采用FG穩(wěn)速方式的電機(jī)體積明顯減小，且信號(hào)頻率可以做得很高。
(2)有刷直流電機(jī)的穩(wěn)速方式之所以被廣泛采用，是因?yàn)殡姍C(jī)體積小，價(jià)格相當(dāng)便宜。但穩(wěn)速精度低，一般在2％以內(nèi)。采剛價(jià)格畫方式雖然價(jià)格高，但穩(wěn)速精度可以提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
(3)從以上的比較可以看出，三種穩(wěn)速方式各有特點(diǎn)：測(cè)速發(fā)電機(jī)可以做得功率較大，適用于大功率無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)速，主要用于人中型設(shè)備和產(chǎn)品以及軍事衛(wèi)星；有刷電機(jī)穩(wěn)速方式的精度雖然低，但價(jià)格便宜，適用于普及型電子產(chǎn)品，數(shù)收錄機(jī)、汽車音響等；FG穩(wěn)速方式具有體積小和精度高的特點(diǎn)，適用于檔次****產(chǎn)品，如家用錄像機(jī)、磁帶錄音座等。
上世紀(jì)八十年代，正是家用錄像和鼎盛時(shí)期，F(xiàn)G穩(wěn)速方式的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為主導(dǎo)軸電機(jī)作用，年產(chǎn)量達(dá)幾百萬(wàn)臺(tái)。但隨著激光影碟的問(wèn)世，完全取代了磁帶錄像機(jī)，電機(jī)也隨之停產(chǎn)。但是電機(jī)作為重要的電子元件，應(yīng)用的領(lǐng)域是很廣的。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)目前已被各個(gè)行業(yè)逐漸采用，如空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、便攜式DVD機(jī)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(lǐng)域中大展其能。FG穩(wěn)速方式的電機(jī)尚處研制階段，望其能作為儲(chǔ)備產(chǎn)品加以進(jìn)一步開發(fā)。 |
