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

由于機(jī)械加工偏差和工藝精度等原因也造成無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。可分為以下幾個(gè)方面：

l）轉(zhuǎn)動(dòng)部分加工時(shí)不合理造成單邊磁拉力增加，這樣電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中氣隙不均，無(wú)疑由此而造成的磁場(chǎng)諧波將會(huì)產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

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(dòng)。

3）磁極位置不精確，造成勵(lì)磁磁場(chǎng)波形非正弦性也是造成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)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(hào)發(fā)生畸變也會(huì)使電樞轉(zhuǎn)矩發(fā)生脈動(dòng)。

總之，電動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中制造工藝等方面原因是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的重要原因，因而無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)是制造工藝要求比較高的電機(jī)，對(duì)制造廠(chǎng)有比較高的要求。

8 . 5無(wú)位置傳感器永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

8 . 5 . 1特點(diǎn)

無(wú)位置傳感器無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)是近年來(lái)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(jiǎn)單，可靠性高，它特別適合于電機(jī)體積小、位置傳感器無(wú)法安裝或工作在惡劣環(huán)境中，使位置傳感器無(wú)法可靠工作。無(wú)位置傳感器無(wú)刷永磁直流電動(dòng)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(lái)控制逆變器各開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通角。只不過(guò)是通過(guò)電機(jī)本體輸人輸出參數(shù)經(jīng)過(guò)控制器硬件測(cè)試比較或軟件計(jì)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(dòng)轉(zhuǎn)矩低，只適用于輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。

8 . 5 . 2換相方法

無(wú)位置傳感器永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)常用的換相方法有以下幾種：

l）利用電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)控制換相：

a）過(guò)零法：當(dāng)檢測(cè)未導(dǎo)通相繞組的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零時(shí)，觸發(fā)定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)結(jié)束時(shí)，逆變器實(shí)現(xiàn)下一相的換相。這種方法線(xiàn)路簡(jiǎn)單、成本低，缺點(diǎn)是對(duì)噪聲敏感，影響電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍。

b）鎖相環(huán)法：每隔一個(gè)磁狀態(tài)，鎖定未導(dǎo)通的繞組的相的反電動(dòng)勢(shì)波形，以確定逆變器下一個(gè)開(kāi)關(guān)的準(zhǔn)確時(shí)間，這種方法可以隨時(shí)變化而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。

c）積分法：把整形后反電動(dòng)勢(shì)波形送到積分器中，當(dāng)輸出與預(yù)值門(mén)檻電壓比較后能觸發(fā)定時(shí)器，這種方法降低了對(duì)開(kāi)關(guān)噪聲的敏感性，實(shí)現(xiàn)了隨速度變化逆變器換向時(shí)間的自動(dòng)調(diào)整。利用反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)換相的方法優(yōu)點(diǎn)是線(xiàn)路簡(jiǎn)單、成本低；缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)低速與起動(dòng)時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)無(wú)法測(cè)試而需另加起動(dòng)電路。

2）通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)通相續(xù)流二極管開(kāi)關(guān)狀態(tài)間接檢測(cè)電樞反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)來(lái)控制逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，該方法線(xiàn)路簡(jiǎn)單、靈敏度高、調(diào)速范圍寬；缺點(diǎn)是不適用于正弦波電動(dòng)機(jī)。

3）利用電動(dòng)機(jī)的各相瞬態(tài)電壓和電流方程，計(jì)算出電動(dòng)機(jī)由靜止到正常運(yùn)行的任一時(shí)刻的轉(zhuǎn)子位置，來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。該方法在線(xiàn)計(jì)算量大，且對(duì)電動(dòng)機(jī)本體數(shù)學(xué)模型依賴(lài)性大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)溫度發(fā)生變化時(shí)，參數(shù)會(huì)因溫度變化而漂移，造成建模溫差，使計(jì)算精度下降。上述三種方法中，反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)換相法最成熟可靠，應(yīng)用也最廣。

8 . 5 . 3起動(dòng)問(wèn)題

在應(yīng)用反電動(dòng)勢(shì)換相法中當(dāng)電動(dòng)機(jī)靜止或低速時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有信號(hào)或較弱，而難以測(cè)得，所以電動(dòng)機(jī)必須先起動(dòng)到一定轉(zhuǎn)速才能切換到反電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。這時(shí)反電動(dòng)勢(shì)換相必須解決兩個(gè)問(wèn)題，一是靜止起動(dòng)問(wèn)題，二是自同步問(wèn)題。

為使電動(dòng)機(jī)能快速起動(dòng)，應(yīng)給預(yù)先設(shè)計(jì)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(chǎng)軸線(xiàn)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(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，從而起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)隨轉(zhuǎn)速上升達(dá)到一定時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)端電壓檢測(cè)就能夠確定轉(zhuǎn)子位置，這時(shí)即可從外同步運(yùn)行階段切換到自同步階段運(yùn)行。