無刷直流電機(jī)是近年來隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展和高開關(guān)頻率、低功耗新型電力電子器件的應(yīng)用，以及控制方法的優(yōu)化和低成本、高磁能級的永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種新型直流電動機(jī)。
無刷直流電機(jī)既保持了傳統(tǒng)直流電機(jī)良好的調(diào)速性能又具有無滑動接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長及噪聲低等優(yōu)點，因而在航空航天、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電動汽車、計算機(jī)外圍設(shè)備和家用電器等方面都獲得了廣泛應(yīng)用。
按摩椅作為一種模擬人手的揉捏敲打動作對人體進(jìn)行按摩的智能化產(chǎn)品，其在模糊控制和直接驅(qū)動方面無疑具有很高的要求。采用無刷直流電機(jī)直接驅(qū)動按摩椅機(jī)械裝置的技術(shù)，對于滿足按摩椅的這些要求，無疑是十分有效的途徑。按摩椅采用無刷直流電動機(jī)直接驅(qū)動，可實現(xiàn)無級寬調(diào)速，調(diào)整范圍可達(dá)0~1000m/min，使按摩椅的模糊控制方案更易于實現(xiàn)，并且由于省去了齒輪減速及皮帶傳動機(jī)構(gòu)，無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的效率明顯高于原有系統(tǒng)的效率，同時也將降低了按摩椅工作時的噪聲，這些都無疑將大大提高按摩椅的性能和市場競爭能力。
可降低按摩椅噪聲
由于按摩椅在工作的時候，人的頭部緊貼按摩機(jī)械手，噪聲問題將會嚴(yán)重影響人的舒適程度。國家標(biāo)準(zhǔn)《家用和類似用途電器噪聲限值電動按摩器的特殊要求》規(guī)定，按摩椅的整機(jī)噪聲限值為55dB(A)，而目前采用的傳統(tǒng)直流電機(jī)的正常負(fù)載運行噪聲值為38dB(A)左右。所以，降低電機(jī)噪聲成為進(jìn)一步降低按摩椅噪聲的重要技術(shù)手段。
直流電機(jī)具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩控制特性，所以在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)一直占有主導(dǎo)地位�；谶@個道理，按摩椅的驅(qū)動電機(jī)也一直采用直流電機(jī)，但傳統(tǒng)直流電機(jī)噪聲較大。直流電機(jī)的噪聲主要是電刷與換向器之間的摩擦噪聲。而且從理論上，這個噪聲永遠(yuǎn)無法消失。目前采用高潤滑導(dǎo)電材料做成的電刷與換向器，噪聲仍然在35dB(A)以上。
無刷直流電機(jī)因為不需要通過電刷和換向器進(jìn)行電流換向，所以從根本上消除了兩者的摩擦噪聲，其噪聲水平通常只有傳統(tǒng)直流電機(jī)的10%左右。采用無刷直流電機(jī)，大大降低了按摩椅的噪聲水平。實驗發(fā)現(xiàn)，采用了無刷直流電機(jī)之后，按摩椅的噪聲水平只有原來的45%左右，顯著提升了按摩椅的使用舒適性。
可提升按摩椅智能化
無刷直流電機(jī)和一般有刷直流電機(jī)具有基本相同的調(diào)速特性，即只要簡單地改變電機(jī)的輸入電壓或勵磁電流的大小就可以在廣闊的范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速。而無刷直流電機(jī)一般為永磁同步電動機(jī)，其勵磁是恒定的，故無刷直流電機(jī)只能通過改變電機(jī)的輸入電壓來實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。這種控制方式，大大簡化了電機(jī)的控制方式，使得控制更加靈活簡便。
無刷直流電機(jī)通過電子方式改變電流方向獲得持續(xù)的轉(zhuǎn)矩。這個過程中，其轉(zhuǎn)子位置信號除了通過位置傳感器來獲得之外，還可以通過檢測定子繞組三相端電壓來檢測轉(zhuǎn)子位置。這種技術(shù)的采用，不但使電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，提高了電機(jī)運行的可靠性，降低了電機(jī)的制造成本，還避免了位置傳感器在高溫、冷凍和有腐蝕性物質(zhì)等不便于使用的場合，擴(kuò)大了無刷直流電機(jī)的應(yīng)用范圍。而且，通過這種方式，還可以將電機(jī)的控制系統(tǒng)與按摩系統(tǒng)一起，集成到主板上，增大了機(jī)電一體化的程度，大大增強(qiáng)了電機(jī)的可控性能，從而提升了按摩椅的靈活性。
隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，將傳統(tǒng)的電機(jī)與電子技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)出全新性能的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化就是最終實現(xiàn)智能化功能單元的必由之路。所謂智能化的電機(jī)就是將電機(jī)、編碼器(傳感器)、功率放大器、電源、可編程控制器和網(wǎng)絡(luò)管理器等智能化模塊組合在一起，形成一個整體，這樣的組合會給驅(qū)動系統(tǒng)帶來一系列的優(yōu)點，如可靠性高、成本低、體積減小、系統(tǒng)性能提高等。通過對無刷直流電機(jī)本體的結(jié)構(gòu)電氣參數(shù)及工作性能的研究，及建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，有效的提升按摩椅的智能化水平。
智能控制是控制理論發(fā)展的****階段，一般包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制專家系統(tǒng)。智能控制技術(shù)的應(yīng)用，大大改進(jìn)和優(yōu)化了無刷直流電機(jī)的運行性能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)具有目學(xué)習(xí)的功能，在處理控制系統(tǒng)的非線性、不確定性等問題上有很好的應(yīng)用前景。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)行控制，不要求預(yù)知精確的系統(tǒng)參數(shù)，利用一些先進(jìn)的控制算法可以實現(xiàn)很好的控制效果。小波變換以特有的尺度伸縮功能，使其具有很強(qiáng)的奇異、突變信號的鑒別能力，能有效地檢測到非平穩(wěn)信號的瞬時、奇異成分，并能顯示時域的產(chǎn)生和持續(xù)時間，使其在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷等非平穩(wěn)、時變信號的分析領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。通過采用具有很強(qiáng)自學(xué)習(xí)能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)無刷直流電機(jī)電流、電壓的雙閉環(huán)控制。通過在線學(xué)習(xí)能夠在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，對擾動和參數(shù)變化進(jìn)行有效的抑制補(bǔ)償，同時采用小波變換實時進(jìn)行系統(tǒng)的故障診斷和保護(hù)，從而可以有效地提高控制系統(tǒng)的動靜態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度和可靠性。
可提升按摩椅穩(wěn)定性
按照供電方式的不同，無刷直流電機(jī)又可以分為兩類：方波無刷直流電動機(jī)，其反電勢波形和供電電流波形都是矩形波，又稱為矩形波永磁同步電動機(jī)；正弦波無刷直流電動機(jī)，其反電勢波形和供電電流波形均為正弦波。無論哪種無刷直流電機(jī)，都有一個共同點，就是沒有電刷。因為沒有電刷，所以在運行過程中就不會出現(xiàn)因電刷和換向器之間的相互摩擦噪聲，也不會出現(xiàn)火花。因而，按摩椅采用無刷直流電機(jī)之后，每圈出現(xiàn)一次的運動火花將會****消失，運行過程中的發(fā)熱將大大降低，周期性的電機(jī)扭矩變化也會消失，從而大大提升了按摩椅的穩(wěn)定性能。
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