驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术探讨
《微特电机及系统》教材的编写思路与特点
《微特电机及系统》教材的编写思路与特点
微特电机及系统（Miniature Motors and System）教材是一本研究micro motor and related systems的领域课程教材，旨在帮助学生了解小型电机及其在消费、工业和医疗
方面的应用。
该教材主要介绍了电机及其电源、控制、检测、保护和应用相关系统，也涵
盖了驱动器、接口以及信号处理等知识。
这本《微特电机及系统》教材的编写思路基于对市场的应用需求，从电机的基本知识
开始，循序渐进介绍micro motor系统的基础理论，涉及到micro motor、辅助技术以及
其系统应用，包括micro motor及其系统原理及特点、micro motor驱动及信号处理知识，以及系统应用、消费、工业和医疗设备中micro motor的使用和开发。
该教材还讨论了micro motor的多样应用，如汽车、家庭娱乐等，有助于学生更全面的掌握micro motor
系统的知识。
《微特电机及系统》教材的内容划分清晰、可视的文档逻辑，便于学生通读所有内容；针对不同topic提供多种类型的练习题，以帮助学生做足自我检查练习；大量的图表、照
片以及清晰的视频演示，让学习更有趣、更轻松。
总之，《微特电机及系统》教材由浅入深地介绍micro motor及其系统，涵盖了
micro motor原理及系统应用等理论领域，又通过习题等方式帮助学生充分理解micro motor及其系统，具有内容全面、内容实用等特点。
电机控制系统的稳定性与可靠性分析
电机控制系统的稳定性与可靠性分析电机是现代社会中广泛应用的一种电能转换设备。
电机控制系统的稳定性与可靠性，直接关系到电机的工作效率和安全性。
在这篇文章中，我们将探讨电机控制系统的稳定性与可靠性的分析方法和重要性。
1. 电机控制系统简介电机控制系统是指通过控制电源的频率、电压、相角和相序等参数来改变电机运行状态的系统。
通常，电机控制系统包括控制器、传感器、执行器和电源等组成部分。
这些组成部分共同作用，使电机能够实现正常的运转和控制。
2. 稳定性分析稳定性是电机控制系统中的一个重要指标，它描述了系统在受到扰动时恢复到平衡状态的能力。
稳定性分析可以帮助我们判断电机控制系统的运行状态，进而采取相应的措施来保证系统的正常运行。
稳定性分析通常可以通过模拟仿真和数学分析来进行。
在模拟仿真中，我们可以通过建立电机控制系统的数学模型，并在计算机等平台上进行仿真实验。
通过观察系统的响应曲线和频谱特征，我们可以判断其稳定性。
另外，在数学分析中，我们可以借助传统的控制理论和线性系统稳定性分析方法，如震荡衰减法、根轨迹法等，来对电机控制系统进行稳定性分析。
3. 可靠性分析可靠性是电机控制系统的另一个重要指标，它描述了系统在长时间运行中不出现故障的能力。
可靠性分析可以帮助我们评估电机控制系统的工作寿命和可靠性水平，从而制定维护计划和提高系统的可靠性。
在可靠性分析中，我们可以采用故障模式与效应分析(FMEA)、故障树分析(FTA)和可靠性块图法(RBD)等方法。
通过对系统各个组件的故障模式、失效概率和影响程度等进行分析，可以得到系统的可靠性指标和存在的风险。
同时，我们还可以通过运行监测和保养策略，及时发现并预防潜在故障，提高电机控制系统的可靠性。
4. 稳定性与可靠性的重要性电机控制系统的稳定性与可靠性对于保障电机的安全和高效运行至关重要。
稳定性可以确保电机在各种工况下输出稳定的功率和扭矩，避免因系统失稳导致的振动、共振、能量泄漏等问题。
高效新能源驱动电机的可靠性研究
高效新能源驱动电机的可靠性研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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(整理)大工11春《微特电机及其控制》在线作业
大工11春《微特电机及其控制》在线作业1一、单选题（共 6 道试题，共30 分。
）1. 控制器ML4428的工作电压为()。
A. 3.3VB. 5VC. 12VD. 15V2. 从理论上来讲，无刷直流电动机气隙磁场的极弧宽度为()度电角度时，脉动转矩为0，输出转矩最大。
A. 60B. 90C. 120D. 1803. 无刷直流电动机主电路为星形连接三相桥式，采用二二导通方式，忽略换相影响，当梯形波反电动势的平顶宽度大于等于()度电角度时，转矩脉动为0。
A. 45B. 90C. 120D. 1504. 无刷直流电动机主电路为星形连接三相桥式，采用三三导通方式，则每个管子导通时间为()度电角度。
A. 90B. 120C. 150D. 1805. TMS320LF2407控制器具有3个()位通用定时/计数器。
A. 8B. 16C. 32D. 646. 在三次谐波检测法中，三次谐波分量的一个周期对应基波分量的()度电角度。
A. 45B. 60C. 90D. 120二、多选题（共7 道试题，共42 分。
）1. 无刷直流电动机常用的无位置传感器的位置检测方法有()。
A. 反电动势检测B. 续流二极管状态检测C. 三次谐波检测D. 瞬时电压方程检测2. 无刷直流电动机的特点包括()。
A. 无需考虑转子冷却问题B. 可在高速下工作C. 不必经常维护D. 电机结构简单3. 用微处理器取代模拟电路作为电机控制器的优点包括()。
A. 电路更加简单B. 提高控制灵活性C. 控制精度高D. 可提供人机界面4. 以下属于TMS320LF2407控制器的特点的是()。
A. 低功耗、高速度B. 工作电压为5VC. 地址总线为32位D. 单指令周期最短为25ns5. 以下属于无刷直流电动机的基本组成部分的是()。
A. 电动机本体B. 位置检测器C. 逆变器D. 互感器6. 无刷直流电动机控制系统设计的一般步骤包括()。
A. 了解电机特性，明确设计任务B. 硬件电路设计C. 控制软件设计D. 综合调试7. 造成无刷直流电动机转矩脉动的原因包括()。
微特电机及系统实验指导书
微特电机及系统实验指导书
可以参考有关资料
一、简介
微特电机专业定义是指比其它电机更小、更轻的一种电机。
一般情况下，微特电机的重量在200克以下，电机直径不超过7.5毫米。
微特电机的主要优势是它的小型化、轻量化、体积小。
因此，它可以用于多种应用领域，如便携式电子产品、工业自动化、汽车系统、医疗仪器、家用电器等。
二、结构与原理
微特电机分为永磁同步定子电机、无刷直流定子电机以及伺服电机三种类型，其中永磁同步定子电机是目前使用最为广泛的微特电机，它由定子、转子以及电磁暂态器组成。
对于永磁同步定子电机而言，定子是由永磁铁和绕组构成的，转子是由永磁铁形成的，电磁暂态器则包括驱动电路和控制电路。
三、工作原理
永磁同步定子电机通常分为四步法步进电机和二步法步进电机两种。
四步法步进电机工作原理是，定子上的永磁铁和转子上的永磁铁在电路的给定信号下进行磁铁磁通的移动，当永磁铁朝着定子移动时，转子中的电磁铁会有磁通改变，从而使转子的定位旋转，达到推动转子旋转的作用。
四、实验步骤
1.准备好微特电机，将其接入驱动电路板；
2.根据实验要求编写程序，上传至控制器；。
驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术研究综述
若假设只存在故障和正常两种状态，且每个部件的可
靠性都是相互独立的，则可以求出该电机的可靠度
6
∏ RD (t) = Ri (t)
（2）
i =1
若每个单元的寿命都为指数分布[1～4]，则可以
求得
∏ ∑ RD (t) =
6 i =1
exp(−λi
t)
=
exp
⎛ ⎜⎜⎝
−
6 i −1
λit
⎞ ⎟⎟⎠
=
exp
通过对大量现场运行设备的故障数据分析可以 发现，系统各种故障的故障率λ与时间关系近似为 浴盆曲线，如图 1 所示。从图中可以看出，一个产 品的寿命周期可分为如下三个阶段：①早期失效阶 段。在这一个阶段，主要表现为产品在设计、制造 和安装过程中的缺陷导致的故障发生。②偶然失效 阶段。当某产品经过一定时间的磨合以后，在这一 阶段表现出来的故障率趋于稳定，其可靠性大幅度 的提高取决于产品设计制造水平，而这正是研究的 目的和对象。③耗损失效阶段。产品经过一定时间
的使用，元器件已经趋于老化，在这一阶段表现为 故障率的急速增大。对于发生早期故障的产品一般 工厂可以通过试验予以剔除，因而可以近似认为现 场使用的产品基本都运行于偶然失效阶段。
图 1 系统失效浴盆曲线
Fig.1 Bathtub-curve of system failure
设 T 是某电机驱动系统的寿命，则定义可靠度 R(t)=P(T＞t)，P 为概率。易知，R(t)是 t 的非递增函 数，且有：R(0)=1，R(∞)=0。用λ(t)表示失效率， 这里指的是瞬时失效率，也就是电机工作到 t 时间 后在单位时间内发生失效事件的概率，则
Keywords：Reliability, motor drive, fault tolerance, redundancy
驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术研究综述_赵文祥
电 工 技 术 学 报
2007 年 4 月
中的串联结构通过冗余技术转换为并联结构，如图
有其自身缺点： 由于通常永磁体被安置在转子表面， 不易冷却，因而存在永磁体高温退磁故障的可能。 与其他电机相比，在相同运行环境下，开关磁阻电 机由于其转子上既没有绕组也没有永磁体，因而在 某种程度上，其故障率较低，这也使其成为众多相 关研究人员所追逐的目标。总而言之，电机本体故 障可分为：①绕组断路；②绕组相间短路；③绕组 出线端短路；④绕组匝间短路；⑤绕组接地短路； ⑥永磁体励磁故障。除此而外，电机驱动系统的故 障还表现为驱动电路的功率变换器故障。主要有以 下几类：①输入电源对地短路；②直流母线接地； ③功率开关器件断路；④功率开关器件短路；⑤功 率开关器件误操作。 因此，一个高可靠性的电机驱动系统应具备如 下的基本特点：电机的结构设计以及驱动控制电路 相间的电耦合、磁耦合、热耦合达到最小，使得以 上故障发生时能够对故障部分进行有效的电、磁、 热和物理隔离，把故障相对其他工作相的影响降低 到最低程度，即一个或多个故障发生时，电机仍可 以在满足某种技术指标的前提下带故障运行，具有 较高的可靠性。
∏
6
∑
机驱动系统的寿命仍服从指数分布，其失效率也为 各部件失效率之和。 冗余技术是提高电机驱动系统可靠性（即降低 其失效率）的有效方法。因为在部件的设计和制造 水平一定的前提下，电机或者驱动系统的单元可靠 性是很难有大幅度提高的，但是通过并联某个或多 个器件可以达到提高可靠性的目的。如果将图 2a
40
成规定功能的能力，或者说是产品保持其功能的时 间 [1] 。这里需要指出的是：电机驱动系统作为一种 非常普及的电力设备，其应用领域是多样化的，而 对于不同的应用场合，则“完成规定功能的能力” 具有不同的含义。例如高射炮的功能包括射速、射 程和命中精度等，如果其电机驱动系统由于发生故 障使得只有射速和射程达到要求，而命中精度达不 到要求的话，则不能说它完成了规定的功能。但在 另一方面，对于电动车来讲，虽然其电机或者驱动 系统某一部分发生故障，但是该系统具有一定的容 错能力，可以带故障运行。这样即使电动车的输出 转矩或者转速发生一定量的下降，但是并不影响其 运行，可以保证电动车开到附近的修理厂，则可以 说该电机驱动系统在发生故障的情况下仍然完成了 规定的功能，不能算作失效。因此，在判断产品是 否具有完成规定功能的能力时，必须规定明确的失 效判据或者故障判据。不同的工况，其失效的判定 标准是不同的， 必须根据具体条件给出失效的判据。 通过对大量现场运行设备的故障数据分析可以 发现，系统各种故障的故障率 λ 与时间关系近似为 浴盆曲线，如图 1 所示。从图中可以看出，一个产 品的寿命周期可分为如下三个阶段：①早期失效阶 段。在这一个阶段，主要表现为产品在设计、制造 和安装过程中的缺陷导致的故障发生。②偶然失效 阶段。当某产品经过一定时间的磨合以后，在这一 阶段表现出来的故障率趋于稳定，其可靠性大幅度 的提高取决于产品设计制造水平，而这正是研究的 目的和对象。③耗损失效阶段。产品经过一定时间
驱动电机系统可靠性测试方法研究和影响因素分析
驱动电机系统可靠性测试方法研究和影响因素分析驱动电机系统可靠性测试方法研究和影响因素分析随着汽车智能化和电动化的发展，驱动电机系统在车辆中的重要性逐渐增加，它不仅决定了车辆的动力性能和驾驶舒适性，还直接关系到车辆的安全性和可靠性。
因此，对驱动电机系统的可靠性测试方法及其影响因素进行研究具有重要意义。
一、驱动电机系统可靠性测试方法1. 相关指标选择电机系统可靠性测试的指标主要包括寿命、热稳定性、抗干扰能力等。
其中寿命是最重要的指标，通常采用加速寿命试验和物理寿命试验来评估。
在加速寿命试验中，可以通过加速环境和载荷等方式模拟实际环境下的使用情况，以缩短试验时间，达到快速评估寿命的目的。
对于电机系统的热稳定性和抗干扰能力等指标，可以采用相应的试验方法进行测试。
2. 测试方法选择电机系统可靠性测试的方法主要包括试验台测试和路试测试。
试验台测试可以对各个部件进行集成测试，包括电机、控制器、传动系等，通过模拟不同工况下的负载、温度等环境来进行试验，具有稳定的环境条件和可控的测试参数，适合评估各项性能指标。
而路试测试则能够模拟真实的使用环境，能够全面评估系统的性能和可靠性，但受到测试环境和测试参数的限制，需要费用和时间成本较高。
二、影响因素分析1. 环境因素电动车的电机系统应用环境一般应在室外，环境条件恶劣，如极高（低）温、高湿度、强烈的紫外线照射、大气污染物等，会对电机系统寿命、热稳定性、抗干扰能力等产生不同程度的影响。
2. 负载因素负载是指驱动电机系统所承受的负荷。
负载变化会引起电机的电感、电阻、电容等多个参数发生变化，影响到系统的输出效率、寿命等。
此外，负载的变化还会导致电机系统内部温度的变化，直接影响电机系统热稳定性。
3. 控制参数因素电机系统的控制参数包括转速、电流、电压等多个方面。
控制参数的变化会影响到电机系统输出功率、效率、发热性能等，从而影响到整个系统的可靠性。
结论综合以上分析可知，驱动电机系统可靠性测试的方法包括加速寿命试验、物理寿命试验、试验台测试及路试测试等多种方式。
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过 程 中 ，电力 电 子 器 件不 可 避 免 地 出 现 的高 度 重 视 ，加 大对 驱 动 用 微 特 电机及 虽 然 它 的 驱 动 系 统 有 一 部 分 发 生 了 故
故障现象 ，影响到 电机驱动系统 的可靠 其控制系统的可靠性技术研究 ，推动 国 障 ，但 因为系统具备容错 能力 ，为此可
现 周期 性 的波动 。
方面 因素对滚珠 直线 导轨运动精度的影
３．４导轨 安装孔 距 Ａ与深 度ｈ
响 ，而 且 各 因 素 的作 用 效 果 不 一 样 ，因
这里采用ＮＳＫ ＬＨ３０导轨进行分析 ， 此 ，我 们 在 设 计 三 坐标 测 量 机 时 ，应 综 导轨 安 装 孑Ｌ的 标 准 深 度 ｈ为 １２ｒ ａｍ，通 过 合考虑各个 因素对滚 珠直线导轨运动精
的两 个 表 面 都 经 过 磨 削 ，标 准 要 求 是 导 一 半 ，轨 道 变 形 量 也有 明显 的降 低 ，提 动精度试 验研 究 Ｕ］．机械 设计 ，２００１（２）：
图 ３导轨安 装孔 距 Ａ 和沉 孔深 度 ｈ对 导 ４．３的分析可知 ，加深导轨安装孔的深度 度 的影 响 ， 同时 兼 顾 产 品成 本 ，设 计 出
轨 变 形 的 影 响
会 减 小下 沟道 处 的 变 形 ，考 虑 到导 轨 的 公司和客户都满意的三坐标测量机 。
使 用 强 度 ，加 深 后 ｜ｊｌ为 １８ｒ ａｍ，如 图２所
电机两种类型。对于驱动用微特电机来 本 文主 要是从 微 特 电机驱动 系统 可靠 持 功 能 的 时 间 。 电机 驱 动 系 统 在 多 个 领
说 ，转换能量是其最 主要 的任务 ，在农 性 、系统主要故 障进行分析 ，并在此基 域 当中 都得 到 了 充分 应 用 ，电 机 驱 动 系
业 、工业等各个领域中发挥着不可替代 础 上 提 出 提 高微 特 电机 驱 动 系 统 可 靠性 统 在 不 同的 场合 完 成 规 定 功 能 的能 力 也
的作 用 。在 微 特 电 机 及其 控 制 系 统 运 行 建议 ，希望能够引起 国内相关科研人员 会 存 在 差 异 。 例 如 ：对 于 电动 车 来 说 ，
的压缩力会使其发生变形 ，这里采用ＮＳＫ １／２，抑制 了由于导轨安装孑Ｌ的间距 Ａ引 机 械工人 （冷加 工 ），２００３（２）：４２—４４． 沟 道 起 的轨道起伏 ；导轨安装孔距 ＾减少至 『３】周 传宏 ，孙健 利 ．滚 动直 线导轨 副的运
参 考文 献
导 轨 安 装 孔 距 Ａ的整 数 倍 时 ，运动 直 线 示 ，在下沟道处具有不 同导轨安装孔距 ｆ１ｌ付 爱霞 ，郑晓 云，刘耀 ．ＮＳＫ最 新 开发
度 误差 ６ （ｘ）和 运动 角 误 差 ８ （ｘ）则 入及沉 孔深 度ｈ时 导轨 的变 形 ，图３为图 ２ 的高精 密直 线导 轨 刚．轴 承 ，２００１（４）：
的研 究，进一步提高其可靠性 ，是避免故障、减少损失的前提 。本文主要探讨 了微特电机的控制 系统可靠性技术 ，主要
目的是 为微特 电机 日后 的应 用提供 有 效的借 鉴和 参考 。
关键词 ：驱动领域；微特电机；控制 系统 ；可靠性技术
中图分 类号 ：ＴＭ３５１
文献 标识 码 ：Ａ
Ｏ．前 言
处 ），因此 ， 由于 螺 钉 锁 紧 引起 导 轨 变 动 可 以通 过 有 效 的 设 计 予 以减 少 ，与 标
形 ，产生 随着 导 轨 安 装 孔距 进 行 周 期 准 滑块 相 比 ，采 用 加 长 滑 块后 钢球 通 过
性 的 变化 ，从 而 反 映 到 运 动 直线 度误 差 时振 动 减 少 至 １／３，提 高 了 工作 台面 的运
团 翻嘲 丽 ２０１６ ＮＯ ．０７（ Ｔ）
工 业 技 术
驱动用微特 电机及其控制系统 的 可靠性 技 术探 讨
陈 方 （中山大洋电机股份有限公 司，广 东 中山 ５２８４００）
摘 要 ：在驱动领域 中，微特电机 的应用越来越广泛 ，可靠性 问题影响到其能够得到顺利应用，为此 ，加大对微特电机
性 ，尤 其 是 在 军 事 装 备 以及 航 天 等 重 要 内在 此领域 技术 进一 步发 展 。
领 域 ，对 电机 驱 动 系 统 可 靠性 要 求 更 为 ２０世 纪 ３０年 代 ， 微 特 电 机 开 始 兴
严格 。为 此 ，加 强 对 驱 动 用微 特 电机 系 起 ，它是应军事装备 、科学技术发展而 统 可 靠性 技 术 的研 究 ，具 有 重 大 的现 实
不 会随 着位 移进行 周期 性 的变 动。
中不 同 导 轨 的最 大 变 形 量 ，增 加 导轨 安 ３８－４２．
导 轨 是 用 锁 紧 螺 钉 固 定 在 机 台上 装孑Ｌ的沉孔深度ｈ，将在机台上安装时由 『２］彭东明，祖江嵩，张春梅 ，等 ．２１项系
的，导轨是一弹性体 ，锁紧螺钉所 产生 锁 紧螺 钉 所 产 生 的轨 道 变 形 减 少 至 将 近 统误 差 分析 与三 坐标 测 量 机导 轨 设 计 田．
１．可靠性理 论概 述 所 谓 的可 靠 性 主 要 是 指 在 规 定 的 时
快 速 发 展起 来 的一 门技 术 ，按 照其 用 途 意 义 。在 国 际 的相 关 研 究 成 果 中 ，把可 间 以及 条件 内 ，产 品可 以顺 利 完 成 某 一
可 划 分 为 驱 动用 微 特 电机 和 控 制 用微 特 靠性技术 划分为冗余和容错两种方 法。 规 定 功 能 的一 种 能 力 ，或 者 说 是 产 品 维
６ （Ｘ）和 运动 角 误差 ｅ （Ｘ）中 ，所 以 动直 线度 。
在 三 坐 标 测量 机 的设 计 时 ，应 尽 量将 滑 块跨 距 缎 计 为所选 导 轨 安装 孔距 Ａ的整
结 语
数 倍 ，防 止 运 动直 线 度 和 运 动 角 误差 出
以上从 理论 和试 验 两 方 面 阐述 了多