电动车无刷直流电机毕业设计论文

毕业设计（论文）

题目:无刷电机驱动的电动自行车

的控制系统设计

专业:数控技术

班级:07422

学号:38

姓名:唐正勇

指导老师:王丛岭

成都电子机械高等专科学校

二〇一〇年五月

摘要

近年来，燃油交通工具因尾气排放问题已造成城市空气的严重污染。于是发展绿色交通工具已经成为一个重要的课题。考虑到我国的国情，发展电动自行车具有重要的环保意义。随着电机技术及功率器件性能的不断提高，电动自行车的控制器发展迅速。本文设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33033为控制芯片，以功率器件MOSFET为开关器件驱动电机，实现对无刷直流电机的控制。设计出了电路原理图、印制板电路图和电路板实物的3维效果图。

关键词：无刷直流电机MC33033 原理图印制板电路图

Abstract

In recent years, transportation fuel emission problem has been caused by urban air pollution levels. So the development of green transport has become an important issue. Taking into account China's national conditions, development of electric bicycles has important environmental significance. With the motor technology and continuously improve the performance of power devices, the rapid development of electric bicycle controller. This design uses a brushless DC motor for the control of dedicated control chip MC33033 chip, in order to power MOSFET devices as the switching device drive motor, to achieve control of the electric bike. Design a circuit diagram, PCB circuit diagrams and circuit board real 3-D renderings.

Keywords：brushless DC motor MC33033 Schematic PCB circuit

目录

摘要............................................................ I

ABSTRACT ........................................................ II

第1章引言 (5)

1.1课题的研究背景及发展状况 (5)

1.1.1当今社会的能源问题 (5)

1.1.2无刷直流电机的发展过程 (5)

1.1.2无刷直流电机的特点 (6)

1.2电动自行车的组成部分 (7)

1.3课题研究的内容 (7)

第2章电动自行车的主要技术 (9)

2.1电动自行车的基本性能 (9)

2.2电动自行车的主要技术参数 (10)

2.2.1整车主要技术参数 (10)

2.2.2蓄电池主要技术参数 (10)

2.2.3电动机主要技术参数 (11)

2.2.4控制器主要技术参数 (11)

2.3电动自行车的电机控制技术 (12)

2.4无刷直流电机的结构与原理 (12)

2.5无刷直流电机的调速方法 (14)

2.6无刷直流电机的位置检测 (15)

第3章系统元器件选择 (17)

3.1控制芯片MC33033 (17)

3.2功率器件MOSFET (20)

3.3无刷电机驱动芯片IR2103 (22)

3.4闭环无刷电机适配器MC33039 (23)

3.5蓄电池的选择 (24)

第4章系统电路设计 (27)

4.1普通无刷电动机控制电路 (27)

4.2主电路设计 (28)

4.2.1电源电路设计 (28)

4.2.2驱动电路设计 (28)

4.2.3刹车电路设计 (29)

4.2.4调速电路设计 (30)

4.2.5钥匙开关设计 (31)

4.2.6整体电路图 (32)

第5章印制电路板设计 (34)

5.1确定元件封装 (34)

5.2生成网络表 (35)

5.3印制电路板环境设置 (35)

5.4绘制PCB板 (36)

结论 (38)

致谢 (39)

参考文献 (40)

附录 1 (41)

附录 2 (42)

附录 3 (43)

第1章引言

1.1课题的研究背景及发展状况

1.1.1当今社会的能源问题

能源是人类社会存在和发展的物质基础。当今社会，能源和环境问题已经成为困扰人类社会进步和发展的重大课题。自从英国工业革命以来，以煤炭、石油和天然气等化石燃料为一次能源的供能系统极大地促进和推动了世界各国的经济发展。但与此同时，大量使用化石燃料所带来的严重后果：资源枯竭、环境污染、生态资源破坏等。

自从20世纪70年代发生能源危机以来，人类探寻一种新的、清洁、安全可靠的可持续能源系统，世界各国对新能源与可再生能源日益重视，不断加大人力和物力的投入力度，促进了新能源与可再生资源利用技术和装置的研发，加快了新能源与可再生资源的商业化进程。

进入21世纪，我国的能源问题，尤其是石油问题，也变得日益严重。我国的矿物能源储量比较丰富，但是人均能源资源却只有世界人均能源资源的二分之一左右。二十多年来，我国经济快速、持续发展，其发展速度与质量为世界所瞩目。但同时又面临着有限的化石燃料资源和更高的环境保护要求的严峻挑战，目前我国已经世界第二大石油进口国，能源问题十分紧迫。

由此可发现在交通方面发展一种绿色可再生的能源已显得非常重要。

1.1.2无刷直流电机的发展过程

一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。其主要类型有同步电动机、异步电动机和直流电动机三种。由于传统的直流电动机均采用电刷以机械方法进行换向，因而存在相对的机械摩擦，由此带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等弱点，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大限制了它的应用范围。

针对上述传统直流电动机的弊病，早在上世纪30年代就有人开始研制以电子