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摘要：无刷直流电机在商用中央空调中广泛应用，在外置驱动电机的应用方面，需关注启动上电策略；在内置驱动电机的应用方面，控制芯片需选择合适的调试角度，针对电机与外部搭配电路的线路分压方面，需确保vsp电压不能超过上限值；电机本体零部件的选型方面，轴承游隙及油脂的选用起着关键性的作用。
关键词：直流电机；空载反转；转速稳定性；轴承选用
无刷直流电机在商用中央空调的选型验证过程中，与搭配的驱动器需进行可靠匹配，电机本体零部件的选用配置参数需严格把关，以避免出现负载应用的适配度异常。
1、外置驱动直流电机
此类电机设计上不带霍尔传感器，没有转速反馈信号，电机驱动器与电机本体存在匹配结合度问题，容易出现空载运转反转后停止的异常现象。
探讨分析：1、无感电机，电机只有绕线定子与永磁转子，出线方式为三根UVW绕线引线，电机本身不存在正转与反转的实现功能，只有与控制器配合工作时才能实施系统的转向与出力功能要求； 2、控制器驱动电机的上电策略，一般是初始上电时以固定的开环方式给电机上电，经过一定步数后程序控制切换至反电势的换相模式； 3、电机在从静止状态下按开环方式上电，不存在对转子位置识别功能，若转子磁场中心线滞后于定子的中心线，在定子通电后电机将逆时针方向运转，并在一定步数后程序控制切换至反电势的换相模式；电机正常运转并具有功率输出；若转子磁场中心线超前于定子的中心线，在定子通电后电机将顺时针方向运转；经过测试确认转向不符合要求后即断电，电机现象为启动反转并停止。因此会出现测试不良现象，即在多次测试时，其中会出现有时转向符合要求，有时不符合转向要求后停止的问题。
对策建议：此现象主要存在于空载状态，带载时有风叶作为阻尼转矩，将不会出现此现象，需在带载状态进行性能可靠性评价确认；或者在程序中先施加直流电，使转子根据定子位置，先转动一定的角度，将转子与定子的角度相对固定后，再施以开环的方式启动，即可保证转子与定子的磁场相对位置，保证启动转动方向的固定，按需求的方向运转；
2、内置驱动直流电机
2.1转速稳定性或波动问题
此类电机的设计上有霍尔传感器，带有FG转速反馈信号，可以实时检测风机的真实转速。在实际运行过程中，可能存在转速稳定性差，转速波动大的现象。
探讨分析： 1、内置驱动器芯片的LA，是与Vsp与Idc双反馈关联，芯片调制方式为360°，一个电周期检测一次，响应速度慢； 2、转子磁体使用粘胶水结构，磁片间隙有不均匀；，引起转动惯量差异，在转速快速变化时，产生转速波动；
对策建议：1、内置驱动器芯片的LA，与Vsp与Idc双反馈关联不变，更改芯片调制方式，调试角度改为60°，一个电周期内可检测6次，响应速度快；当速度变化时，可快速对应调整Vsp与Idc的偏差，满足变化稳定的要求；2、转子磁体使用模具化PBT包塑，平衡性好，转动惯量差异小，转动波动小；
2.2、电机接口调速信号超压问题
无刷直流电机的调速信号vsp电压允许工作电压范围一般是0 ~6.5V，当VSP超过6.5V时，电机已到达满通状态，无法对电机进行调速控制。但电机VSP的最大输入电压超过内置驱动板线路器件的上限值16.5V时，会损坏芯片。
图（3）电机端电路及搭配的外部控制电路
对策建议：搭配外部电路的pwm占空比Duty，进行上限值控制，允许值小于100%输出可一定程度上限值vsp的上限值；电机内部电路，适当调整下拉电阻，改变电机及外部搭配电路的电压分配情况。
3、电机轴承选用对无刷直流电机可靠性的影响
使用环境低温状态下，轴承径向游隙的设计量会导致电机存在异响。低温状态下轴承外圈收缩，造成径向游隙变小，且轴承径向游隙在生产制造时走下公差，将导致滚珠运转与滚道硬性摩擦，进而出现异响状态。轴承装配时轴承内圈受挤压，也会导致径向游隙变小。
探讨分析：1、核查电机轴承装配过程是否异常，包括电机轴的轴承位尺寸以及轴端R角；2、轴承径向游隙调整。轴承径向游隙调大（比如公差由5-12u调整为8-15u），在初期的异常反馈电机上替换轴承，再在低温上电运转核查是否出现的同种异响情况，对方案进行论证。径向游隙若调整过大，轴承运转容易出现跳动大的问题（尤其是高温环境下），轴承径向游隙调大的同步需增加轴承的装配预压力，电机的整改设计方案需做一定的调整；轴承径向游隙调小，模拟使滚珠运转出现与滚道硬性摩擦情况，在初期反馈异常的电机上，常温上电运转核查是否会出现低温下运转时类似的异响情况，对方案进行论证。3、轴承油脂物理特性进行差异分析。异响电机轴承的油脂一般基础油粘度在低温下增大，过高的油粘度影响离心分油及迁移流动。此类油脂容易在长途运输的包装防振方面出现卫东磨耗，进一步导致低温异响的出现。
对策建议：1、加强制造过程的尺寸公差控制；2、调整轴承径向游隙，避免装配预压力；3、调整轴承油脂粘度，以适应低温状态的物理特性变化。
结束语：无刷直流电机作为空调设备的重要部件，是空调可靠运行的保障。本文从驱动器的启动上电策略，控制芯片的调试角度，电机与外部搭配电路的线路分压及电机本体零部件的选用方面进行分析探讨，进而提供一定的对策建议，为直流电机的应用可靠性提供指导性思路。
参考文献
[1]小功率电动机的安全要求GB 12350-2009
[2]家用和类似用途电器安全GB 4706.1
[3]滚动轴承 径向游隙GB/T 4604-2006
论文作者:陈生
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/5
标签：电机论文; 游隙论文; 轴承论文; 直流电机论文; 定子论文; 转子论文; 转速论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;