無刷直流電動機的FG穩速方式

    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點。從穩速方向比較，它還具有穩速精度的特點。

    有刷直流電動機由直流電源直接驅動，當需要穩速時，可采用專用的集成塊，穩速電路比較簡單，反饋信號取自轉子的反電勢。例如EG系列直流穩速電機，穩速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動電路才能運行。當需要穩速時，可以采用具有穩速功能的驅動IC，例如摩托羅拉的MC33035，也可以采用具有穩速功能IC的穩速電路，例如東芝的TA7715P、TC9142P等．這種穩速電路采取閉環形式，它的速度反饋信號來自FG。

    FG(Frequency Generator)稱之為頻翠發生器，它實際卜是將磁的脈沖信號轉變為同步電的信號的裝置，起到了電磁編碼的作用。本文介紹使用FG的穩速原理和FG的結構型式。

1穩速原理

    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速電路，這決取于整個系統對穩速精度的要求。

    (1)電壓伺服電路的穩速原理如圖l所示。

    圖1中FG的電壓輸出頻率與轉予的轉速成正比，該信號電壓經過F-V頻率電壓變換器工作，變為電壓與轉速成正比，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整，從而達到穩速之目的。

    (2)鎖相伺服電路的穩速原理如圖2所示。

    圖2中FG的電壓信號頻率與轉子的轉速成正比。該信號經過波形整形電路進入相位比較器與基準頻率進行比較，比較結果經過積分電路運入放大器對電源電壓進行調整，從而達到穩速之目的。

2 FG的結構型式

    前面提到，FG是將磁的脈沖信號通過電磁感應原理將變為同步電的脈沖信號的裝置。磁脈沖信號制作在轉子上．其頻率與轉速成正比。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，FG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，極對數根據穩速精度的要求而定。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。

    這種結構型式的優點是可以得到較大的電壓信號，因為各線卷是串聯起來的。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子十二磁極的電機圓筒。在轉子殼的外邊裝上(或者注塑)磁環，磁環的外圓充以FG磁極。在安裝板上裝有磁頭FG磁容)，對準磁極。當轉子旋轉時，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。

    這種結構型式的優點是可以得到高頻信號，兇為磁極對數可以達到幾百對。其優點是結構要復雜些，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速己屬經典理論，早年采用測速發電機進行穩速即是典型例子。在電機軸端安裝測量發電機，其輸出電機的頻率與轉速成正比，故為信號反饋元件。這種穩速方式的體積較大，且頻率的高端受到磁極對數的限制，不能太高。采用FG穩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。但穩速精度低，一般在2％以內。采剛價格畫方式雖然價格高，但穩速精度可以提高一個數量級。

    (3)從以上的比較可以看出，三種穩速方式各有特點：測速發電機可以做得功率