專利名稱：一種雙向運行超前觸發(fā)控制的永磁無刷直流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙向運行超前觸發(fā)控制的永磁無刷直流電機技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于永磁無刷直流電機技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙向運行超前觸發(fā)控制的永磁無刷直流電機，該永磁無刷直流電機在雙向運行時每個方向都能各自實現(xiàn)超前觸發(fā)控制以改善運行性能。
背景技術(shù)：
[0002]永磁無刷直流電機具有諸多優(yōu)點，應用前景廣泛。常見的永磁無刷直流電機一般由直流電源驅(qū)動，在結(jié)構(gòu)上包括永磁電機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向電路三部分。永磁電機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m = 6時可以是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轉(zhuǎn)子位置的檢測元件組，共包含m個檢測元件(例如霍爾傳感器)；傳感器轉(zhuǎn)子安裝ρ對永磁磁極，其極性軸線與永磁電機本體主轉(zhuǎn)子的極性軸線平行；每個檢測元件面對傳感器轉(zhuǎn)子的某個極性時輸出高電平，面對另一極性時輸出低電平。電子換向電路包括一個m相橋式逆變電路和一個邏輯控制電路，其功能是根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器定子上的檢測元件的輸出信號，給永磁電機本體定子上的m相電樞繞組饋入適當?shù)碾娔?，以實現(xiàn)電機的電子換向。[0003]常見永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置傳感器的m個檢測元件分別安放在與永磁電機本體的m個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對這m個檢測元件的輸出信號進行編碼，控制其橋式逆變電路向永磁電機本體的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是同相位的。但是，由于永磁電機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個檢測元件逆著電機的某個旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)^^電角度，這樣，電機各電樞繞組的饋電相位就超前于反電勢，超前角的大小就是〃。電角度，故稱為超前觸發(fā)控制。適當?shù)某坝|發(fā)控制可以有效改善電機的運行性能。但是，當該電機按相反方向旋轉(zhuǎn)時，各電樞繞組的饋電相位就滯后于反電勢，滯后角的大小也是〃。電角度， 進而導致電機的反向運行性能惡化。所以，常見的永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置傳感器采用一套檢測元件組(共有m個檢測元件)并將每個檢測元件偏轉(zhuǎn)某個相同的角度的方法，不能在電機雙向運行時每個方向上都實現(xiàn)超前觸發(fā)控制。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙向運行超前觸發(fā)控制的永磁無刷直流電機，轉(zhuǎn)子位置傳感器采用兩套檢測元件組，使得順時針和逆時針兩個運行方向能分別實現(xiàn)最佳的超前觸發(fā)控制。[0005]本實用新型包括永磁電機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向電路；[0006]所述的永磁電機本體包括主定子和主轉(zhuǎn)子，主定子上對稱放置電樞繞組，主轉(zhuǎn)子上設置有主轉(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)子上設置有與主轉(zhuǎn)子永磁磁極對數(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)子同軸設置或一體設置；傳感器定子上設置兩套檢測元件組，每套檢測元件組包括數(shù)量與主定子電樞繞組的相數(shù)相同的檢測元件，一套檢測元件組中的每個檢測元件設置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的一側(cè)，另一套檢測元件組中的每個檢測元件設置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的另一側(cè)，同組的檢測元件相對于主定子電樞繞組軸線的偏轉(zhuǎn)角度相同；檢測元件通過檢測傳感器轉(zhuǎn)子的極性來判斷電機本體的主轉(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，控制永磁電機本體的主定子，實現(xiàn)電機的電子換向。[0009]本實用新型的永磁無刷直流電機在需要電機雙向運行的場合，每個方向上均能各自實現(xiàn)最優(yōu)的超前觸發(fā)控制，改善了電機的運行性能。


[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖2為本實用新型順時針運行時超前觸發(fā)控制示意圖；[0012]圖3為本實用新型逆時針運行時超前觸發(fā)控制示意圖；[0013]圖4為本實用新型一相繞組對應的兩個檢測元件位置示意圖。
具體實施方式
[0014]如圖1所示，一種永磁無刷直流電機，其轉(zhuǎn)子位置傳感器定子采用兩套檢測元件組，可雙向運行且每個運行方向可分別實現(xiàn)超前觸發(fā)控制，包括永磁電機本體1、轉(zhuǎn)子位置傳感器2和電子換向電路3三部分。[0015]永磁電機本體1包括主定子101和主轉(zhuǎn)子102，主定子101上對稱放置m相電樞繞組(m為大于1的自然數(shù)，當m=6時可以是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 也設置有P對永磁磁極，傳感器定子201設置兩套檢測元件組，每套有m個檢測元件(例如霍爾傳感器)，每個檢測元件面對傳感器轉(zhuǎn)子202的某個極性時輸出高電平，面對其另一個極性時輸出低電平，通過檢測傳感器轉(zhuǎn)子202的極性來判斷主轉(zhuǎn)子102所處的位置。傳感器轉(zhuǎn)子202上設置有與主轉(zhuǎn)子102永磁磁極對數(shù)相同的永磁磁極，傳感器轉(zhuǎn)子202與主轉(zhuǎn)子102同軸設置或一體設置。當采用同軸設置時，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，也可以由于實際的安裝精度、生產(chǎn)工藝等因素導致兩者錯開電角度， 亦即，定義傳感器轉(zhuǎn)子202的極性軸線位于主轉(zhuǎn)子102的極性軸線的順時針方向的aP電角度，如圖1所示。若傳感器轉(zhuǎn)子202的極性軸線實際上位于主轉(zhuǎn)子102的極性軸線的逆時針方向時，為負值；當傳感器轉(zhuǎn)子202的極性軸線與主轉(zhuǎn)子102的極性軸線平行，或兩者一體設置時，《>=0。[0017]電子換向電路3包括一個m相橋式逆變電路301和一個邏輯控制電路302，其功能是根據(jù)傳感器定子201檢測元件的輸出信號，給主定子101的m相電樞繞組饋入適當?shù)碾娔?，實現(xiàn)電機的電子換向。[0018]該永磁無刷直流電機采用兩套轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測元件組實現(xiàn)雙向運行超前觸發(fā)控制的永磁無刷直流電機在實際工作過程中，當電機順時針運行時，使用轉(zhuǎn)子位置傳感器2的定子201的某一套檢測元件組(命名為第S套檢測元件組)的輸出信號，其m個檢測元件的序號分別命名為Si，…，Sm;當電機逆時針運行時，采用轉(zhuǎn)子位置傳感器2的定子 201的另一套檢測元件組(命名為第N套檢測元件組)的輸出信號，其m個檢測元件的序號分別命名為附，…，Nm。通過合理安放第S套檢測元件組，使得電機順時針運行時可以實現(xiàn)a s電角度的超前觸發(fā)控制，如圖2所示(該圖以3相電機為例，m相電機類似)，改善順時針方向的運行性能；同理，通過合理安放第N套檢測元件組，使得電機逆時針運行時可以實現(xiàn)a N電角度的超前觸發(fā)控制，如圖3所示(該圖以3相電機為例，m相電機類似)，改善逆時針方向的運行性能。兩個方向的超前觸發(fā)角(S卩〃，和可以由設計者根據(jù)永磁電機本體1的參數(shù)、兩個方向各自的負載情況及運行速度等來確定，或者通過實驗來優(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及對應順時針運行時使用的轉(zhuǎn)子位置檢測元件2011 和逆時針運行時使用的轉(zhuǎn)子位置檢測元件2012為例，傳感器定子201的兩套檢測元件組的安放位置的確定方法為傳感器定子201的第S套檢測元件組的任意一個檢測元件應位于永磁電機本體1的定子101的相對應的電樞繞組軸線的逆時針方向偏移(ο·, - 電角度的位置上；轉(zhuǎn)子位置傳感器2的定子201的第N套檢測元件組的任意一個檢測元件應位于永磁電機本體1的定子101的相對應的電樞繞組軸線的順時針方向偏移(+ αΡ、電角度的位置上。[0020]當電機順時針運行時，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套檢測元件組的m個檢測元件(即第Sl至Sm號檢測元件)的輸出信號進行編碼，并觸發(fā)電子換向電路3的m相逆變電路302，對永磁電機本體1的主定子101的電樞繞組饋入電能，實現(xiàn)電機的順時針方向的超前觸發(fā)控制，如圖2所示(該圖以3相電機為例，m相電機類似)，超前觸發(fā)角度是a s ；當電機逆時針運行時，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套檢測元件組的m個檢測元件(即第附至 Nm號檢測元件)的輸出信號進行編碼，并觸發(fā)電子換向電路3的m相逆變電路302，對永磁電機本體1的主定子101的電樞繞組饋入電能，實現(xiàn)電機的逆時針方向的超前觸發(fā)控制，如圖3所示(該圖以3相電機為例，m相電機類似)，超前觸發(fā)角度是α #。
權(quán)利要求1. 一種雙向運行超前觸發(fā)控制的永磁無刷直流電機，包括永磁電機本體、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本體包括主定子和主轉(zhuǎn)子，主定子上對稱放置電樞繞組，主轉(zhuǎn)子上設置有主轉(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)子上設置有與主轉(zhuǎn)子永磁磁極對數(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)子同軸設置或一體設置；傳感器定子上設置兩套檢測元件組，每套檢測元件組包括數(shù)量與主定子電樞繞組的相數(shù)相同的檢測元件，一套檢測元件組中的每個檢測元件設置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的一側(cè)，另一套檢測元件組中的每個檢測元件設置在與主定子電樞繞組的每一相軸線的另一側(cè)，同組的檢測元件相對于主定子電樞繞組軸線的偏轉(zhuǎn)角度相同；檢測元件通過檢測傳感器轉(zhuǎn)子的極性來判斷電機本體的主轉(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，控制永磁電機本體的主定子。
專利摘要本實用新型涉及一種雙向運行超前觸發(fā)控制的永磁無刷直流電機。現(xiàn)有電機不能在雙向運行時每個方向上都實現(xiàn)超前觸發(fā)控制。本實用新型的轉(zhuǎn)子位置傳感器的傳感器轉(zhuǎn)子與永磁電機本體的主轉(zhuǎn)子同軸或一體設置，傳感器轉(zhuǎn)子上設置有與主轉(zhuǎn)子永磁磁極對數(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置兩套檢測元件組，分設在永磁電機本體的主定子電樞繞組的軸線的兩側(cè)，同組的檢測元件相對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控制主定子。本實用新型在需要電機雙向運行的場合，每個方向上均能各自實現(xiàn)最優(yōu)的超前觸發(fā)控制，改善了電機的運行性能。
文檔編號H02P6/08GK202334413SQ20112034125
公開日2012年7月11日 申請日期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 申請人:浙江大學