专利名称：一种双向运行超前触发控制的永磁无刷直流电机的制作方法
技术领域：
一种双向运行超前触发控制的永磁无刷直流电机技术领域[0001]本实用新型属于永磁无刷直流电机技术领域，涉及一种双向运行超前触发控制的永磁无刷直流电机，该永磁无刷直流电机在双向运行时每个方向都能各自实现超前触发控制以改善运行性能。
背景技术：
[0002]永磁无刷直流电机具有诸多优点，应用前景广泛。常见的永磁无刷直流电机一般由直流电源驱动，在结构上包括永磁电机本体、转子位置传感器和电子换向电路三部分。永磁电机本体包括主定子和主转子，主定子上放置m相电枢绕组(m为大于1的自然数，当m = 6时可以是6相绕组也可以是双3相绕组)；主转子上安装ρ对永磁磁极。转子位置传感器包括传感器定子和传感器转子两部分，传感器定子上有一套用于检测转子位置的检测元件组，共包含m个检测元件(例如霍尔传感器)；传感器转子安装ρ对永磁磁极，其极性轴线与永磁电机本体主转子的极性轴线平行；每个检测元件面对传感器转子的某个极性时输出高电平，面对另一极性时输出低电平。电子换向电路包括一个m相桥式逆变电路和一个逻辑控制电路，其功能是根据转子位置传感器定子上的检测元件的输出信号，给永磁电机本体定子上的m相电枢绕组馈入适当的电能，以实现电机的电子换向。[0003]常见永磁无刷直流电机的转子位置传感器的m个检测元件分别安放在与永磁电机本体的m个电枢绕组轴线平行的位置上。这样，电子换向电路中的逻辑控制电路通过对这m个检测元件的输出信号进行编码，控制其桥式逆变电路向永磁电机本体的m相电枢绕组馈电。在这种情况下，馈电的相位与各电枢绕组中的反电势是同相位的。但是，由于永磁电机本体的电枢绕组电感的影响，在重载、高速等很多情况下，这种同相位馈电的方式并不优越。为此，可以将转子位置传感器的m个检测元件逆着电机的某个旋转方向偏转^^电角度，这样，电机各电枢绕组的馈电相位就超前于反电势，超前角的大小就是〃。电角度，故称为超前触发控制。适当的超前触发控制可以有效改善电机的运行性能。但是，当该电机按相反方向旋转时，各电枢绕组的馈电相位就滞后于反电势，滞后角的大小也是〃。电角度， 进而导致电机的反向运行性能恶化。所以，常见的永磁无刷直流电机的转子位置传感器采用一套检测元件组(共有m个检测元件)并将每个检测元件偏转某个相同的角度的方法，不能在电机双向运行时每个方向上都实现超前触发控制。发明内容[0004]本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种双向运行超前触发控制的永磁无刷直流电机，转子位置传感器采用两套检测元件组，使得顺时针和逆时针两个运行方向能分别实现最佳的超前触发控制。[0005]本实用新型包括永磁电机本体、转子位置传感器和电子换向电路；[0006]所述的永磁电机本体包括主定子和主转子，主定子上对称放置电枢绕组，主转子上设置有主转子永磁磁极；[0007]所述的转子位置传感器包括传感器定子和传感器转子，传感器转子上设置有与主转子永磁磁极对数相同的传感器转子永磁磁极；所述的传感器转子与主转子同轴设置或一体设置；传感器定子上设置两套检测元件组，每套检测元件组包括数量与主定子电枢绕组的相数相同的检测元件，一套检测元件组中的每个检测元件设置在与主定子电枢绕组的每一相轴线的一侧，另一套检测元件组中的每个检测元件设置在与主定子电枢绕组的每一相轴线的另一侧，同组的检测元件相对于主定子电枢绕组轴线的偏转角度相同；检测元件通过检测传感器转子的极性来判断电机本体的主转子所处的位置；[0008]所述的电子换向电路包括桥式逆变电路和逻辑控制电路，根据传感器定子的输出信号，控制永磁电机本体的主定子，实现电机的电子换向。[0009]本实用新型的永磁无刷直流电机在需要电机双向运行的场合，每个方向上均能各自实现最优的超前触发控制，改善了电机的运行性能。
[0010]图1为本实用新型的结构示意图；[0011]图2为本实用新型顺时针运行时超前触发控制示意图；[0012]图3为本实用新型逆时针运行时超前触发控制示意图；[0013]图4为本实用新型一相绕组对应的两个检测元件位置示意图。
具体实施方式
[0014]如图1所示，一种永磁无刷直流电机，其转子位置传感器定子采用两套检测元件组，可双向运行且每个运行方向可分别实现超前触发控制，包括永磁电机本体1、转子位置传感器2和电子换向电路3三部分。[0015]永磁电机本体1包括主定子101和主转子102，主定子101上对称放置m相电枢绕组(m为大于1的自然数，当m=6时可以是6相绕组也可以是双3相绕组)，主转子102上安装P对永磁磁极。[0016]转子位置传感器2包括传感器定子201和传感器转子202两部分，传感器转子202 也设置有P对永磁磁极，传感器定子201设置两套检测元件组，每套有m个检测元件(例如霍尔传感器)，每个检测元件面对传感器转子202的某个极性时输出高电平，面对其另一个极性时输出低电平，通过检测传感器转子202的极性来判断主转子102所处的位置。传感器转子202上设置有与主转子102永磁磁极对数相同的永磁磁极，传感器转子202与主转子102同轴设置或一体设置。当采用同轴设置时，传感器转子202的极性轴线与主转子102 的极性轴线平行，也可以由于实际的安装精度、生产工艺等因素导致两者错开电角度， 亦即，定义传感器转子202的极性轴线位于主转子102的极性轴线的顺时针方向的aP电角度，如图1所示。若传感器转子202的极性轴线实际上位于主转子102的极性轴线的逆时针方向时，为负值；当传感器转子202的极性轴线与主转子102的极性轴线平行，或两者一体设置时，《>=0。[0017]电子换向电路3包括一个m相桥式逆变电路301和一个逻辑控制电路302，其功能是根据传感器定子201检测元件的输出信号，给主定子101的m相电枢绕组馈入适当的电能，实现电机的电子换向。[0018]该永磁无刷直流电机采用两套转子位置传感器检测元件组实现双向运行超前触发控制的永磁无刷直流电机在实际工作过程中，当电机顺时针运行时，使用转子位置传感器2的定子201的某一套检测元件组(命名为第S套检测元件组)的输出信号，其m个检测元件的序号分别命名为Si，…，Sm;当电机逆时针运行时，采用转子位置传感器2的定子 201的另一套检测元件组(命名为第N套检测元件组)的输出信号，其m个检测元件的序号分别命名为附，…，Nm。通过合理安放第S套检测元件组，使得电机顺时针运行时可以实现a s电角度的超前触发控制，如图2所示(该图以3相电机为例，m相电机类似)，改善顺时针方向的运行性能；同理，通过合理安放第N套检测元件组，使得电机逆时针运行时可以实现a N电角度的超前触发控制，如图3所示(该图以3相电机为例，m相电机类似)，改善逆时针方向的运行性能。两个方向的超前触发角(S卩〃，和可以由设计者根据永磁电机本体1的参数、两个方向各自的负载情况及运行速度等来确定，或者通过实验来优化确定；a s 和可以相等，也可以不等。[0019]如图4所示，以一相绕组1011及对应顺时针运行时使用的转子位置检测元件2011 和逆时针运行时使用的转子位置检测元件2012为例，传感器定子201的两套检测元件组的安放位置的确定方法为传感器定子201的第S套检测元件组的任意一个检测元件应位于永磁电机本体1的定子101的相对应的电枢绕组轴线的逆时针方向偏移(ο·, - 电角度的位置上；转子位置传感器2的定子201的第N套检测元件组的任意一个检测元件应位于永磁电机本体1的定子101的相对应的电枢绕组轴线的顺时针方向偏移(+ αΡ、电角度的位置上。[0020]当电机顺时针运行时，电子换向电路3的逻辑控制电路301利用转子位置传感器 2定子201的第S套检测元件组的m个检测元件(即第Sl至Sm号检测元件)的输出信号进行编码，并触发电子换向电路3的m相逆变电路302，对永磁电机本体1的主定子101的电枢绕组馈入电能，实现电机的顺时针方向的超前触发控制，如图2所示(该图以3相电机为例，m相电机类似)，超前触发角度是a s ；当电机逆时针运行时，电子换向电路3的逻辑控制电路301利用转子位置传感器2定子201的第N套检测元件组的m个检测元件(即第附至 Nm号检测元件)的输出信号进行编码，并触发电子换向电路3的m相逆变电路302，对永磁电机本体1的主定子101的电枢绕组馈入电能，实现电机的逆时针方向的超前触发控制，如图3所示(该图以3相电机为例，m相电机类似)，超前触发角度是α #。
权利要求1. 一种双向运行超前触发控制的永磁无刷直流电机，包括永磁电机本体、转子位置传感器和电子换向电路，其特征在于所述的永磁电机本体包括主定子和主转子，主定子上对称放置电枢绕组，主转子上设置有主转子永磁磁极；所述的转子位置传感器包括传感器定子和传感器转子，传感器转子上设置有与主转子永磁磁极对数相同的传感器转子永磁磁极；所述的传感器转子与主转子同轴设置或一体设置；传感器定子上设置两套检测元件组，每套检测元件组包括数量与主定子电枢绕组的相数相同的检测元件，一套检测元件组中的每个检测元件设置在与主定子电枢绕组的每一相轴线的一侧，另一套检测元件组中的每个检测元件设置在与主定子电枢绕组的每一相轴线的另一侧，同组的检测元件相对于主定子电枢绕组轴线的偏转角度相同；检测元件通过检测传感器转子的极性来判断电机本体的主转子所处的位置；所述的电子换向电路包括桥式逆变电路和逻辑控制电路，根据传感器定子的输出信号，控制永磁电机本体的主定子。
专利摘要本实用新型涉及一种双向运行超前触发控制的永磁无刷直流电机。现有电机不能在双向运行时每个方向上都实现超前触发控制。本实用新型的转子位置传感器的传感器转子与永磁电机本体的主转子同轴或一体设置，传感器转子上设置有与主转子永磁磁极对数相同的传感器转子永磁磁极；转子位置传感器的传感器定子上设置两套检测元件组，分设在永磁电机本体的主定子电枢绕组的轴线的两侧，同组的检测元件相对于主定子电枢绕组轴线的偏转角度相同；电子换向电路包括桥式逆变电路和逻辑控制电路，根据传感器定子的输出信号控制主定子。本实用新型在需要电机双向运行的场合，每个方向上均能各自实现最优的超前触发控制，改善了电机的运行性能。
文档编号H02P6/08GK202334413SQ20112034125
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者史丹, 沈建新, 王云冲, 王灿飞, 缪冬敏, 金孟加 申请人:浙江大学