專利名稱：一種雙向運(yùn)行超前觸發(fā)控制的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙向運(yùn)行超前觸發(fā)控制的永磁無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于永磁無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙向運(yùn)行超前觸發(fā)控制的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，該永磁無(wú)刷直流電機(jī)在雙向運(yùn)行時(shí)每個(gè)方向都能各自實(shí)現(xiàn)超前觸發(fā)控制以改善運(yùn)行性能。
背景技術(shù)：
[0002]永磁無(wú)刷直流電機(jī)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛。常見(jiàn)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)一般由直流電源驅(qū)動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上包括永磁電機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向電路三部分。永磁電機(jī)本體包括主定子和主轉(zhuǎn)子，主定子上放置m相電樞繞組(m為大于1的自然數(shù)，當(dāng)m = 6時(shí)可以是6相繞組也可以是雙3相繞組)；主轉(zhuǎn)子上安裝ρ對(duì)永磁磁極。轉(zhuǎn)子位置傳感器包括傳感器定子和傳感器轉(zhuǎn)子兩部分，傳感器定子上有一套用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)元件組，共包含m個(gè)檢測(cè)元件(例如霍爾傳感器)；傳感器轉(zhuǎn)子安裝ρ對(duì)永磁磁極，其極性軸線與永磁電機(jī)本體主轉(zhuǎn)子的極性軸線平行；每個(gè)檢測(cè)元件面對(duì)傳感器轉(zhuǎn)子的某個(gè)極性時(shí)輸出高電平，面對(duì)另一極性時(shí)輸出低電平。電子換向電路包括一個(gè)m相橋式逆變電路和一個(gè)邏輯控制電路，其功能是根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器定子上的檢測(cè)元件的輸出信號(hào)，給永磁電機(jī)本體定子上的m相電樞繞組饋入適當(dāng)?shù)碾娔埽詫?shí)現(xiàn)電機(jī)的電子換向。[0003]常見(jiàn)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的m個(gè)檢測(cè)元件分別安放在與永磁電機(jī)本體的m個(gè)電樞繞組軸線平行的位置上。這樣，電子換向電路中的邏輯控制電路通過(guò)對(duì)這m個(gè)檢測(cè)元件的輸出信號(hào)進(jìn)行編碼，控制其橋式逆變電路向永磁電機(jī)本體的m相電樞繞組饋電。在這種情況下，饋電的相位與各電樞繞組中的反電勢(shì)是同相位的。但是，由于永磁電機(jī)本體的電樞繞組電感的影響，在重載、高速等很多情況下，這種同相位饋電的方式并不優(yōu)越。為此，可以將轉(zhuǎn)子位置傳感器的m個(gè)檢測(cè)元件逆著電機(jī)的某個(gè)旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)^^電角度，這樣，電機(jī)各電樞繞組的饋電相位就超前于反電勢(shì)，超前角的大小就是〃。電角度，故稱為超前觸發(fā)控制。適當(dāng)?shù)某坝|發(fā)控制可以有效改善電機(jī)的運(yùn)行性能。但是，當(dāng)該電機(jī)按相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，各電樞繞組的饋電相位就滯后于反電勢(shì)，滯后角的大小也是〃。電角度， 進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)的反向運(yùn)行性能惡化。所以，常見(jiàn)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器采用一套檢測(cè)元件組(共有m個(gè)檢測(cè)元件)并將每個(gè)檢測(cè)元件偏轉(zhuǎn)某個(gè)相同的角度的方法，不能在電機(jī)雙向運(yùn)行時(shí)每個(gè)方向上都實(shí)現(xiàn)超前觸發(fā)控制。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙向運(yùn)行超前觸發(fā)控制的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，轉(zhuǎn)子位置傳感器采用兩套檢測(cè)元件組，使得順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)運(yùn)行方向能分別實(shí)現(xiàn)最佳的超前觸發(fā)控制。[0005]本實(shí)用新型包括永磁電機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向電路；[0006]所述的永磁電機(jī)本體包括主定子和主轉(zhuǎn)子，主定子上對(duì)稱放置電樞繞組，主轉(zhuǎn)子上設(shè)置有主轉(zhuǎn)子永磁磁極；[0007]所述的轉(zhuǎn)子位置傳感器包括傳感器定子和傳感器轉(zhuǎn)子，傳感器轉(zhuǎn)子上設(shè)置有與主轉(zhuǎn)子永磁磁極對(duì)數(shù)相同的傳感器轉(zhuǎn)子永磁磁極；所述的傳感器轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置或一體設(shè)置；傳感器定子上設(shè)置兩套檢測(cè)元件組，每套檢測(cè)元件組包括數(shù)量與主定子電樞繞組的相數(shù)相同的檢測(cè)元件，一套檢測(cè)元件組中的每個(gè)檢測(cè)元件設(shè)置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的一側(cè)，另一套檢測(cè)元件組中的每個(gè)檢測(cè)元件設(shè)置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的另一側(cè)，同組的檢測(cè)元件相對(duì)于主定子電樞繞組軸線的偏轉(zhuǎn)角度相同；檢測(cè)元件通過(guò)檢測(cè)傳感器轉(zhuǎn)子的極性來(lái)判斷電機(jī)本體的主轉(zhuǎn)子所處的位置；[0008]所述的電子換向電路包括橋式逆變電路和邏輯控制電路，根據(jù)傳感器定子的輸出信號(hào)，控制永磁電機(jī)本體的主定子，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電子換向。[0009]本實(shí)用新型的永磁無(wú)刷直流電機(jī)在需要電機(jī)雙向運(yùn)行的場(chǎng)合，每個(gè)方向上均能各自實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的超前觸發(fā)控制，改善了電機(jī)的運(yùn)行性能。


[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖2為本實(shí)用新型順時(shí)針運(yùn)行時(shí)超前觸發(fā)控制示意圖；[0012]圖3為本實(shí)用新型逆時(shí)針運(yùn)行時(shí)超前觸發(fā)控制示意圖；[0013]圖4為本實(shí)用新型一相繞組對(duì)應(yīng)的兩個(gè)檢測(cè)元件位置示意圖。
具體實(shí)施方式
[0014]如圖1所示，一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)，其轉(zhuǎn)子位置傳感器定子采用兩套檢測(cè)元件組，可雙向運(yùn)行且每個(gè)運(yùn)行方向可分別實(shí)現(xiàn)超前觸發(fā)控制，包括永磁電機(jī)本體1、轉(zhuǎn)子位置傳感器2和電子換向電路3三部分。[0015]永磁電機(jī)本體1包括主定子101和主轉(zhuǎn)子102，主定子101上對(duì)稱放置m相電樞繞組(m為大于1的自然數(shù)，當(dāng)m=6時(shí)可以是6相繞組也可以是雙3相繞組)，主轉(zhuǎn)子102上安裝P對(duì)永磁磁極。[0016]轉(zhuǎn)子位置傳感器2包括傳感器定子201和傳感器轉(zhuǎn)子202兩部分，傳感器轉(zhuǎn)子202 也設(shè)置有P對(duì)永磁磁極，傳感器定子201設(shè)置兩套檢測(cè)元件組，每套有m個(gè)檢測(cè)元件(例如霍爾傳感器)，每個(gè)檢測(cè)元件面對(duì)傳感器轉(zhuǎn)子202的某個(gè)極性時(shí)輸出高電平，面對(duì)其另一個(gè)極性時(shí)輸出低電平，通過(guò)檢測(cè)傳感器轉(zhuǎn)子202的極性來(lái)判斷主轉(zhuǎn)子102所處的位置。傳感器轉(zhuǎn)子202上設(shè)置有與主轉(zhuǎn)子102永磁磁極對(duì)數(shù)相同的永磁磁極，傳感器轉(zhuǎn)子202與主轉(zhuǎn)子102同軸設(shè)置或一體設(shè)置。當(dāng)采用同軸設(shè)置時(shí)，傳感器轉(zhuǎn)子202的極性軸線與主轉(zhuǎn)子102 的極性軸線平行，也可以由于實(shí)際的安裝精度、生產(chǎn)工藝等因素導(dǎo)致兩者錯(cuò)開(kāi)電角度， 亦即，定義傳感器轉(zhuǎn)子202的極性軸線位于主轉(zhuǎn)子102的極性軸線的順時(shí)針?lè)较虻腶P電角度，如圖1所示。若傳感器轉(zhuǎn)子202的極性軸線實(shí)際上位于主轉(zhuǎn)子102的極性軸線的逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)，為負(fù)值；當(dāng)傳感器轉(zhuǎn)子202的極性軸線與主轉(zhuǎn)子102的極性軸線平行，或兩者一體設(shè)置時(shí)，《>=0。[0017]電子換向電路3包括一個(gè)m相橋式逆變電路301和一個(gè)邏輯控制電路302，其功能是根據(jù)傳感器定子201檢測(cè)元件的輸出信號(hào)，給主定子101的m相電樞繞組饋入適當(dāng)?shù)碾娔?，?shí)現(xiàn)電機(jī)的電子換向。[0018]該永磁無(wú)刷直流電機(jī)采用兩套轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)元件組實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)行超前觸發(fā)控制的永磁無(wú)刷直流電機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中，當(dāng)電機(jī)順時(shí)針運(yùn)行時(shí)，使用轉(zhuǎn)子位置傳感器2的定子201的某一套檢測(cè)元件組(命名為第S套檢測(cè)元件組)的輸出信號(hào)，其m個(gè)檢測(cè)元件的序號(hào)分別命名為Si，…，Sm;當(dāng)電機(jī)逆時(shí)針運(yùn)行時(shí)，采用轉(zhuǎn)子位置傳感器2的定子 201的另一套檢測(cè)元件組(命名為第N套檢測(cè)元件組)的輸出信號(hào)，其m個(gè)檢測(cè)元件的序號(hào)分別命名為附，…，Nm。通過(guò)合理安放第S套檢測(cè)元件組，使得電機(jī)順時(shí)針運(yùn)行時(shí)可以實(shí)現(xiàn)a s電角度的超前觸發(fā)控制，如圖2所示(該圖以3相電機(jī)為例，m相電機(jī)類似)，改善順時(shí)針?lè)较虻倪\(yùn)行性能；同理，通過(guò)合理安放第N套檢測(cè)元件組，使得電機(jī)逆時(shí)針運(yùn)行時(shí)可以實(shí)現(xiàn)a N電角度的超前觸發(fā)控制，如圖3所示(該圖以3相電機(jī)為例，m相電機(jī)類似)，改善逆時(shí)針?lè)较虻倪\(yùn)行性能。兩個(gè)方向的超前觸發(fā)角(S卩〃，和可以由設(shè)計(jì)者根據(jù)永磁電機(jī)本體1的參數(shù)、兩個(gè)方向各自的負(fù)載情況及運(yùn)行速度等來(lái)確定，或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化確定；a s 和可以相等，也可以不等。[0019]如圖4所示，以一相繞組1011及對(duì)應(yīng)順時(shí)針運(yùn)行時(shí)使用的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件2011 和逆時(shí)針運(yùn)行時(shí)使用的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件2012為例，傳感器定子201的兩套檢測(cè)元件組的安放位置的確定方法為傳感器定子201的第S套檢測(cè)元件組的任意一個(gè)檢測(cè)元件應(yīng)位于永磁電機(jī)本體1的定子101的相對(duì)應(yīng)的電樞繞組軸線的逆時(shí)針?lè)较蚱?ο·, - 電角度的位置上；轉(zhuǎn)子位置傳感器2的定子201的第N套檢測(cè)元件組的任意一個(gè)檢測(cè)元件應(yīng)位于永磁電機(jī)本體1的定子101的相對(duì)應(yīng)的電樞繞組軸線的順時(shí)針?lè)较蚱?+ αΡ、電角度的位置上。[0020]當(dāng)電機(jī)順時(shí)針運(yùn)行時(shí)，電子換向電路3的邏輯控制電路301利用轉(zhuǎn)子位置傳感器 2定子201的第S套檢測(cè)元件組的m個(gè)檢測(cè)元件(即第Sl至Sm號(hào)檢測(cè)元件)的輸出信號(hào)進(jìn)行編碼，并觸發(fā)電子換向電路3的m相逆變電路302，對(duì)永磁電機(jī)本體1的主定子101的電樞繞組饋入電能，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的順時(shí)針?lè)较虻某坝|發(fā)控制，如圖2所示(該圖以3相電機(jī)為例，m相電機(jī)類似)，超前觸發(fā)角度是a s ；當(dāng)電機(jī)逆時(shí)針運(yùn)行時(shí)，電子換向電路3的邏輯控制電路301利用轉(zhuǎn)子位置傳感器2定子201的第N套檢測(cè)元件組的m個(gè)檢測(cè)元件(即第附至 Nm號(hào)檢測(cè)元件)的輸出信號(hào)進(jìn)行編碼，并觸發(fā)電子換向電路3的m相逆變電路302，對(duì)永磁電機(jī)本體1的主定子101的電樞繞組饋入電能，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的逆時(shí)針?lè)较虻某坝|發(fā)控制，如圖3所示(該圖以3相電機(jī)為例，m相電機(jī)類似)，超前觸發(fā)角度是α #。
權(quán)利要求1. 一種雙向運(yùn)行超前觸發(fā)控制的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，包括永磁電機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向電路，其特征在于所述的永磁電機(jī)本體包括主定子和主轉(zhuǎn)子，主定子上對(duì)稱放置電樞繞組，主轉(zhuǎn)子上設(shè)置有主轉(zhuǎn)子永磁磁極；所述的轉(zhuǎn)子位置傳感器包括傳感器定子和傳感器轉(zhuǎn)子，傳感器轉(zhuǎn)子上設(shè)置有與主轉(zhuǎn)子永磁磁極對(duì)數(shù)相同的傳感器轉(zhuǎn)子永磁磁極；所述的傳感器轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置或一體設(shè)置；傳感器定子上設(shè)置兩套檢測(cè)元件組，每套檢測(cè)元件組包括數(shù)量與主定子電樞繞組的相數(shù)相同的檢測(cè)元件，一套檢測(cè)元件組中的每個(gè)檢測(cè)元件設(shè)置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的一側(cè)，另一套檢測(cè)元件組中的每個(gè)檢測(cè)元件設(shè)置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的另一側(cè)，同組的檢測(cè)元件相對(duì)于主定子電樞繞組軸線的偏轉(zhuǎn)角度相同；檢測(cè)元件通過(guò)檢測(cè)傳感器轉(zhuǎn)子的極性來(lái)判斷電機(jī)本體的主轉(zhuǎn)子所處的位置；所述的電子換向電路包括橋式逆變電路和邏輯控制電路，根據(jù)傳感器定子的輸出信號(hào)，控制永磁電機(jī)本體的主定子。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙向運(yùn)行超前觸發(fā)控制的永磁無(wú)刷直流電機(jī)?，F(xiàn)有電機(jī)不能在雙向運(yùn)行時(shí)每個(gè)方向上都實(shí)現(xiàn)超前觸發(fā)控制。本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子位置傳感器的傳感器轉(zhuǎn)子與永磁電機(jī)本體的主轉(zhuǎn)子同軸或一體設(shè)置，傳感器轉(zhuǎn)子上設(shè)置有與主轉(zhuǎn)子永磁磁極對(duì)數(shù)相同的傳感器轉(zhuǎn)子永磁磁極；轉(zhuǎn)子位置傳感器的傳感器定子上設(shè)置兩套檢測(cè)元件組，分設(shè)在永磁電機(jī)本體的主定子電樞繞組的軸線的兩側(cè)，同組的檢測(cè)元件相對(duì)于主定子電樞繞組軸線的偏轉(zhuǎn)角度相同；電子換向電路包括橋式逆變電路和邏輯控制電路，根據(jù)傳感器定子的輸出信號(hào)控制主定子。本實(shí)用新型在需要電機(jī)雙向運(yùn)行的場(chǎng)合，每個(gè)方向上均能各自實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的超前觸發(fā)控制，改善了電機(jī)的運(yùn)行性能。
文檔編號(hào)H02P6/08GK202334413SQ20112034125
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者史丹, 沈建新, 王云沖, 王燦飛, 繆冬敏, 金孟加 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)