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R1?2W1lcav2?196?25?2?2?10==4.33(?) ?10?6?3.77rc(20C)[49] 槽形为半梨形槽，槽口宽度为0.16cm,槽口高度为0.08cm，槽上部半径为0cm，槽下部半径为0.13cm，槽上部倒角半径为0.1cm，槽上部高度为0.1cm，槽上部宽度为0.57cm，槽下部宽度为0.26cm，槽上部倒角圆心距为0.37cm。
6N?di26?130?0.342槽满率 Ks?＝＝0.60
150.9Ss(式中 Ss? =[ 性能计算
?Dd1Z?bt)?(2?D2Z?bt)?Dd1?D2?(Dd1?D2)D?D2 ?[?bt]?d122Z23.14?8＋6.2?8?6.2－0.8]??1.509
182 [50] 平均电枢电流 Iav?E1.5?U?2?UT?1.5?220－10?129.67－1.432?＝29.86A ?1.432m=
4.334.33R1R1U??UT215??49.65A R14.33[51] 起动电流 Ist?[52] 起动力矩 Mst?0.911pW1??0.911?196?4?0.00055?210??U?2?U??2.931N?m T0.65?4.33??'R1[53] 理想空载转速 按技术条件的要求可求得理想空载转速 n0?4000r/min [54] 线负荷 As?NcavIav1176?29.86??93.19A/cm n?Dil16?3.14?7.5式中 Nca――电枢绕组平均通电导体数； n――导线并联根数。 v3.4 本章小结
本章先初定该电机的主要设计参数：极数槽数，额定输出功率，额定电压等并参考资
料完成电机本体各部分（转子，定子）的材料选用，尺寸计算，绕组匝数和排列方式的确定，并通过技术资料的对比，选取最优方案。最后电枢性能的计算为电机控制系统的部分参数和部件的选定作了充分准备。
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第4章 基于专用芯片MC33035的无刷直流电动机控制器
4.1 MC33035芯片及外围电路简介
4.1.1 MC33035芯片
MC33035是MOTOROLA公司的第二代无刷直流电机器专用集成电路系列，外接功率开关器件后，可用来控制三相、两相或四相无刷直流电机，还可以对有刷直流电机进行控制;配合MC33039闭电子测速器作F/V转换，引入测速反馈后，还可构成闭环速度调节控制器。
MC33035无刷直流电机控制器采用双极性模拟工艺制造，可在任何恶劣的工业环境条件下保证高品质和高稳定性。该控制器内含可用于正确整流时序的转子位置译码器，以及可对传感器的温度进行补偿的参考电平，同时它还具有一个频率可编程的锯齿波振荡器、一个误差信号放大器、一个脉冲调制器比较器、三个集电极开路顶端驱动输出和三个非常适用于驱动功率场效应管（MOSFET）的大电流图腾柱式底部输出器。此外，MC33035还有欠锁定功能，同时带有可选时间延迟锁存关断模式的逐周限流特性以及内部热关断等特性。其典型的电机控制功能包括开环速度、正向或反向、以及运行使能等。
MC33035采用24脚DIP封装，其引脚功能具体见表4.1。
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表4.1 MC33035引脚功能图
其内部结构原理图见图4.2。
图4.2 MC33035内部结构原理图
4.1.2 MC33035引脚功能介绍
（1）电动机起停由7脚使能端实现。当7脚悬空时，内部25μA电流源使输出电路工作正常。当7脚接地时，三个上侧驱动输出开路，三个下侧输出强制为低电平，使电动机失去激励而停车，同时故障信号输出为零。
（2）制动信号:当加到23脚上的制动信号为高电平时，电动机进行制动操作。它使三个上侧驱动输出开路，下侧三个驱动输出为高电平，外接逆变桥的下三路导通，使电动机三个绕组端对地短接，实现能耗制动。当加到23脚上的信号是低电平时，经过一个非门后，使加到控制器上的信号都起作用，从而使电动机正常工作。
（3）误差放大器:该芯片内设有高性能、全补偿的误差放大器。在作开环速度控制时，一般将增益为1的电压跟随器，将12脚、13脚短接。
（4）锯齿波震荡器:内部震荡器震荡频率由外接定时元件Ct和Rt决定。每个震荡周期由基准电压Vref经Rt向Ct冲电，然后Ct上电荷通过内部一晶体管迅速放电而形成锯齿波震荡信号。一般情况下，其震荡频率设定为20~30kHz。
（5）脉宽调制器:由内部电路图可知，误差放大器与震荡器输出锯齿波信号比较后，产生脉宽调制信号，控制三个下侧驱动输出。改变输出脉冲宽度，相当于改变开关管的导通时间，从而改变加到电动机绕组上的平均电压，电动机转速就发生改变。
（6）电流限制:在内部原理图中，100mV基准电压，作为电流限流基准。当9脚输入电压超过100mV时，则比较器翻转，使下端RS触发器重置，将使控制器关闭，以限制电流继续增加。
（7）欠电压保护:在三种情况下，关闭驱动输出，本芯片Vcc电压不足、Vc不足(典型
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值低于9.1V)，基准电压不足(典型值低于4.5V)，以保证芯片内部全部工作正常和向下侧驱动输出提供足够的驱动电压。另外，欠电压没有锁存功能，电压恢复后，控制器会正常工作。在调试中，经常可以看见MC33035的故障灯会经常闪烁，就是此原因。
（8）故障信号输出:14脚是故障输出信号脚，它是OC门输出，可外接LED作故障显示。当有不正常的位置传感器输入状态、过电流输入、欠电压、芯片过热、使能端为低电平时，14脚则为低电平。
（9）驱动输出:1、2、24脚是OC门输出，驱动上三路开关管，在实际应用中，需要外加上拉电阻，吸入电流能力为50mA，耐压为40V;19、20、21为下三路驱动输出，输出是推挽输出，内部带有+12V电源，可直接驱动下三路驱动开关管。
4.1.3 电子测速器MC33039
MC33039电子测速器是为无刷直流电动机闭环速度控制专门设计的集成电路。采用MC33039，系统不必再使用较高价格的电磁式或光电式测速机，就可实现精确的调速控制。MC33039可直接利用三相无刷直流电动机转子位置F/V将其变换成传感器的三个输出信号，并经正比于电动机转速的电压。MC33039是一个8脚双列直插窄式集成电路块,如图5.4所示。其中，1、2、3脚是带有低压限位的施密特触发器输入的输入信号接收引脚5脚输出的Fout信号其直流分量与转速成正比。
MC33039是一款高性能的闭环速度控制芯片，如图5.5所示，该芯片包含三个输入缓冲，每路输入缓冲都带有一个延时器以提高抗干扰能力，此外，MC33039还带有三个数字信号边沿检测器,一个可编程单稳态以及一个内部并联调节器。同时该芯片还包含一个变换器输出，故可满足要求传感器进行相位转换的系统。虽然MC33039芯片主要与MC33035芯片构成无刷电机控制器，但也可以有效地、廉价地在其它闭环速度控制中应用。MC33039的主要特点如下：
（1）可对每个输入变化进行数字检测，以用于改进低速电机的工作； （2）与TTL输入兼容，带滞后；
（3） 可直接由MC33035参考源供电，运行电压可低至5.5V； （4）内部旁路稳压器允许从非稳压的电源中获得电源；
（5）带倒相器输出，可提供方便的60°/300°或120°/240°传感器相位转换。
图4.4 MC33039引脚图
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图4.5 MC33039内部结构图
4.1.4 反向器4584
由于后一级驱动电路采用R2103来实现，R2103驱动六路N沟道功率MOSFET或IGBT，而现在的信号输出驱动的是上三桥是N沟道功率MOSFET或IGBT，下三桥是P沟道功率MOSFET或IGBT，因此下三桥需要进行反向变换。MC33035输出信号是CMOS信号，所以选用CMOS电路反向器4584。
4.2 转子位置反馈
4.2.1 霍尔传感器原理
霍尔元件的工作原理：所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。
把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。
其原理图和元件图如图5.6和图5.7所示。
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