微型永磁同步电机最大转速问题

tension_wong · 发表于 2012-7-26 02:07

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本帖最后由 tension_wong 于 2012-7-26 02:18 编辑

大家好，我是一名生物医学的博士生，从事心血管内窥成像，我们现在正使用一个微型永磁同步电机，直径1mm，长度大约4mm，转子是圆柱形的永磁体，驱动线圈是4条扁的导电片，每两条导电片有一个正弦电压信号，这样就有两路电流信号，每路电流差90度，4条导电片的相位差是每条扁片差90度，就形成了一个旋转磁场，应该是属于最基本的同步马达。

实际使用中，我们发现，电机的最大转速随着电流的增加而增加，工程师说能曾经转到600，而我目前用相同的电流只能转到200，很想请问下，是什么决定了同步马达的最高转速，除了提高电流有没有别的方法，另外那个工程师让我测试马达的转速来分析为什么转不快，我倒是分析了，发现马达的转速一会快一会慢，速度总是快一下，慢一下，好像同步马达的转速就是这样的吧。另外我觉得单纯去看转速很扯淡，但工程师80多了又不想得罪他，请问如何系统，科学的分析这个问题进而提高转速。是不是需要用有限元？非常感谢了，同步马达的一些基本知识我是有的，但没往深了走。请大家帮忙

zhouzhimin7280 · 发表于 2012-7-26 10:24

首先，我想问问你这是同步马达还是直流马达?一般医学上所用的马达很多都是直流马达.从你说的电机转速与电机的电流有关，我可以断定是直流马达，而非同步马达，直流马达的转速是跟电机的电压有关的，而同步马达只跟电机电源的频率有关的。对于直流马达而言，如果转速偏低，是不是电机的的绕组匝数太少或者是电机的磁钢用量过多或电机磁钢的牌号过高等问题，你可以通过增加绕组匝数来提供电机的转速，或者减小磁钢用量来提高转速，或减小磁钢牌号来提高转速都是可以的。

rentaotao · 发表于 2012-7-26 10:53

对于同步电机转速是这样确定的n=60f/p, f指频率，我们国家的是50HZ, P是极对数，很显然和电流无关。

tension_wong · 发表于 2012-7-26 21:56

谢谢两位的回复马达不是直流的是two phase 的驱动电流是我们自己做的大概每路电流500 ma 有效值是交流的实际上砸数只有4 根导电的小片每路的相位差90 度来产生磁场这样肯定会有磁场不连续的情况肯定不如三相的好但马达太小做不成三相的我稍后补张图就明白了

Edwin_Sun · 发表于 2012-7-26 22:48

回复 4# tension_wong

正弦电压的频率固定么？若频率固定怎么会失步呢？

两相正余弦组成的旋转磁场和三相是一样的，只是失步很是奇怪？

tension_wong · 发表于 2012-7-27 00:58

本帖最后由 tension_wong 于 2012-7-27 02:23 编辑

详细情况请看下图，我们的驱动电流大致就是这样 90度的相差，4路 sin信号，产生一个旋转磁场，电流的频率决定了电机的转速，最高转速是240转（500mA) ， 220转（250 mA), 140转（150 mA)，我是通过线性提高电流频率加速的，加速时间很长，所以扭矩肯定够，不加负载就转子转。

实际中测试发现，电机的速度不是恒定的，是波浪形，我觉得这是正常的，因为磁场不连续造成的，当转子转过一个电片之后，肯定是减速再加速，并不是恒定保持与磁场同转速。为此我们特意将原来的电片分叉为3个，虽然还是4路两项电流，但磁场稍微连续了一点，这样能提高转速的均匀性，但我们的目标是提高转速，导师逼的很紧，工程师老爷爷就说曾经转到过600，让我自己弄，我又不是学机械的，求广大同胞帮忙！

tension_wong · 发表于 2012-7-27 01:04

回复 5# Edwin_Sun

电机转的时候在一圈里瞬时速度是波浪形，但平均转速和频率是一致的，就像 200转+/- 20转是速度的大致范围。这个不是失步吧。谢谢您的回复，我发了图了，您帮忙看看吧。

rentaotao · 发表于 2012-7-27 07:11

是不是还有驱动电路？

tension_wong · 发表于 2012-7-27 07:52

回复 8# rentaotao

有驱动电路是一个电流放大电路把波形发生器的正弦电压信号放大电阻改变电压跟着改。保证电流不变。

rentaotao · 发表于 2012-7-27 08:46

回复 9# tension_wong

抱歉博士，这个我也不懂，建议请教一下“电机技术综合讨论”板块求助一下“forlink ”或“标准答案”或“张老五”

Edwin_Sun · 发表于 2012-7-27 08:49

回复 6# tension_wong

结构和原理我都大体明白的

你提高电流的频率，转速反而上不去了么？你的电压加的多少，是不是达到电压上限了？能否提高下电压试试

tension_wong · 发表于 2012-7-29 03:35

回复 11# Edwin_Sun

电压目前是我们驱动电路的上限，想再提高就的新做一块板子，但感觉电压提高到一定值时，速度提高的就很少了

Edwin_Sun · 发表于 2012-7-29 09:45

回复 12# tension_wong

因为从电机反电动势的角度来讲，如果给定电压太低，电机一定转速之下的反电动势超过了给定电压，转速就上不去了。。。

所以我想这个是不是可以做一下发电实验，先测试一下空载下譬如600rpm时，它的输出电压是多少啊，用万用表或者示波器量一下，然后再去判断是不是电压加的太低了之类的

tension_wong · 发表于 2012-8-16 19:14

回复 13# Edwin_Sun

不会超过给定电压，我们的驱动板有一个反馈，显示的是电流值，在运行中，电流值一直是稳定的正弦函数，没有看到什么问题，我发现在加速过程中速度的震荡很大，是不是需要什么变频之类的技术才能加速到较高的频率

tension_wong · 发表于 2012-9-4 22:17

在加速过程中我们发现速度有振荡，大的振荡就需要大的扭矩去加速追赶磁场，当振荡大道一定程度就不再转了。自己顶起，持续关注！！！！！！！！

laoji20100101 · 发表于 2012-10-5 19:06

谢谢您分享问题给我们

标准答案 · 发表于 2012-10-5 22:42

请把你的实验数据按下表完整地描述出来，实验时保持电压不变，改变频率（由小到大，再由大到小改变），记录对应每一个频率下的电流及转速。
频率电压电流转速

giuseppe · 发表于 2012-10-6 04:02

本帖最后由 giuseppe 于 2012-10-6 04:10 编辑

挺纳闷每次加电流的时候, 转子的起始角度一样吗?
是不是电流有超前角, 电流越大, 弱磁越多, 最高转速才提高的.
尝试改变转子的初始角度, 或者改变电流的超前角... 另外也可以减少匝数试试.

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