永磁同步電機(jī)之關(guān)于永磁無刷直流電動機(jī)之制造工藝原因引起的轉(zhuǎn)矩脈動

由于機(jī)械加工偏差和工藝精度等原因也造成無刷永磁直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動?？煞譃橐韵聨讉€方面：

l）轉(zhuǎn)動部分加工時不合理造成單邊磁拉力增加，這樣電動機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中氣隙不均，無疑由此而造成的磁場諧波將會產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩脈動。

2）由于定轉(zhuǎn)子裝配工藝不合理而造成的單邊磁拉力增加，由于使單邊磁拉力增加而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動。

3）磁極位置不精確，造成勵磁磁場波形非正弦性也是造成轉(zhuǎn)矩脈動的原因之一。

4）轉(zhuǎn)子位置傳感位置放置不準(zhǔn)確，使傳遞信號發(fā)生畸變也會使電樞轉(zhuǎn)矩發(fā)生脈動。

總之，電動機(jī)制造過程中制造工藝等方面原因是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動的重要原因，因而無刷永磁直流電動機(jī)是制造工藝要求比較高的電機(jī)，對制造廠有比較高的要求。

8 . 5無位置傳感器永磁無刷直流電動機(jī)

8 . 5 . 1特點(diǎn)

無位置傳感器無刷永磁直流電動機(jī)是近年來產(chǎn)生并得到快速發(fā)展的一種新型電機(jī)，由于省去了轉(zhuǎn)子位置傳感器，因而使電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，它特別適合于電機(jī)體積小、位置傳感器無法安裝或工作在惡劣環(huán)境中，使位置傳感器無法可靠工作。無位置傳感器無刷永磁直流電動機(jī)雖然省去了轉(zhuǎn)子位置傳感器，但其工作方式并未改變，仍然是確定轉(zhuǎn)子磁極位置來控制逆變器各開關(guān)管的導(dǎo)通角。只不過是通過電機(jī)本體輸人輸出參數(shù)經(jīng)過控制器硬件測試比較或軟件計算求得磁極位置。

目前這種電機(jī)廣泛應(yīng)用于超薄型錄音機(jī)、立體聲收錄機(jī)、小型磁記錄系統(tǒng)、小型空氣壓縮機(jī)等。這種電機(jī)的缺點(diǎn)是起動轉(zhuǎn)矩低，只適用于輕載或空載起動的場合。

8 . 5 . 2換相方法

無位置傳感器永磁無刷直流電動機(jī)常用的換相方法有以下幾種：

l）利用電動機(jī)反電動勢信號控制換相：

a）過零法：當(dāng)檢測未導(dǎo)通相繞組的反電動勢過零時，觸發(fā)定時器，當(dāng)定時結(jié)束時，逆變器實現(xiàn)下一相的換相。這種方法線路簡單、成本低，缺點(diǎn)是對噪聲敏感，影響電動機(jī)調(diào)速范圍。

b）鎖相環(huán)法：每隔一個磁狀態(tài)，鎖定未導(dǎo)通的繞組的相的反電動勢波形，以確定逆變器下一個開關(guān)的準(zhǔn)確時間，這種方法可以隨時變化而實現(xiàn)自動調(diào)整。

c）積分法：把整形后反電動勢波形送到積分器中，當(dāng)輸出與預(yù)值門檻電壓比較后能觸發(fā)定時器，這種方法降低了對開關(guān)噪聲的敏感性，實現(xiàn)了隨速度變化逆變器換向時間的自動調(diào)整。利用反電動勢信號控制電動機(jī)換相的方法優(yōu)點(diǎn)是線路簡單、成本低；缺點(diǎn)是電動機(jī)低速與起動時，反電動勢無法測試而需另加起動電路。

2）通過檢測導(dǎo)通相續(xù)流二極管開關(guān)狀態(tài)間接檢測電樞反電動勢過零點(diǎn)來控制逆變器開關(guān)狀態(tài)，該方法線路簡單、靈敏度高、調(diào)速范圍寬；缺點(diǎn)是不適用于正弦波電動機(jī)。

3）利用電動機(jī)的各相瞬態(tài)電壓和電流方程，計算出電動機(jī)由靜止到正常運(yùn)行的任一時刻的轉(zhuǎn)子位置，來控制電動機(jī)的運(yùn)行。該方法在線計算量大，且對電動機(jī)本體數(shù)學(xué)模型依賴性大，當(dāng)電動機(jī)溫度發(fā)生變化時，參數(shù)會因溫度變化而漂移，造成建模溫差，使計算精度下降。上述三種方法中，反電動勢過零檢測換相法最成熟可靠，應(yīng)用也最廣。

8 . 5 . 3起動問題

在應(yīng)用反電動勢換相法中當(dāng)電動機(jī)靜止或低速時，反電動勢沒有信號或較弱，而難以測得，所以電動機(jī)必須先起動到一定轉(zhuǎn)速才能切換到反電動勢閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。這時反電動勢換相必須解決兩個問題，一是靜止起動問題，二是自同步問題。

為使電動機(jī)能快速起動，應(yīng)給預(yù)先設(shè)計的兩相繞組通以短暫電流，使轉(zhuǎn)子極數(shù)穩(wěn)定在該兩相繞組合成磁場軸線上，以此作為轉(zhuǎn)子磁極初始位置，然后可按定、轉(zhuǎn)子磁極間正確相位關(guān)系產(chǎn)生逆變器觸發(fā)脈沖，使相應(yīng)的開關(guān)器件導(dǎo)通，從而起動電動機(jī)。當(dāng)電動機(jī)反電動勢隨轉(zhuǎn)速上升達(dá)到一定時，通過電動機(jī)端電壓檢測就能夠確定轉(zhuǎn)子位置，這時即可從外同步運(yùn)行階段切換到自同步階段運(yùn)行。