專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，尤其適用于直接傳動(dòng)式開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，對(duì)其它相數(shù)、結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)也適用。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，按電動(dòng)機(jī)類(lèi)型主要分為直流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和交流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)兩大類(lèi)。由于電刷和換向器等機(jī)械滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的存在，使得直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)偏高，維護(hù)困難，壽命短。交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)比直流伺服電動(dòng)機(jī)堅(jiān)固。交流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主要有籠型異步伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)兩類(lèi)?；\型異步伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制方案上采用矢量變換控制，但實(shí)現(xiàn)矢量變換計(jì)算復(fù)雜，且其低速力矩小、低速特性不佳。步伺服電動(dòng)機(jī)其轉(zhuǎn)子上裝有產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的永磁材料，慣量較大，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性欠佳。如果轉(zhuǎn)子磁通發(fā)生變化，則可能導(dǎo)致其氣隙的有效磁場(chǎng)增加或減少，永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)將發(fā)生變化，會(huì)影響其伺服傳動(dòng)的精確性和穩(wěn)定性。
當(dāng)前，伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)正朝著高精度、響應(yīng)快、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展。研發(fā)新型的數(shù)字化、智能化、高精度直接傳動(dòng)式伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，已成為電氣伺服傳動(dòng)領(lǐng)域前沿性創(chuàng)新研究工作的最新發(fā)展趨勢(shì)和重要方向。傳統(tǒng)的直流力矩電機(jī)(低速直流伺服電機(jī))結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、轉(zhuǎn)子慣量大、維護(hù)要求高，且單位容量體積大，難以滿足負(fù)載空間位置的限制。與同體積的直流伺服電機(jī)相比，交流伺服電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，若計(jì)及負(fù)載的慣量，交流伺服電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比直流伺服電機(jī)系統(tǒng)的慢。國(guó)內(nèi)外學(xué)者正嘗試用無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直接伺服傳動(dòng)。永磁式無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)與電勵(lì)磁式無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上和制造工藝上均比步進(jìn)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜。而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一般采用轉(zhuǎn)子位置開(kāi)環(huán)控制，轉(zhuǎn)子定位精度不高。
三、技術(shù)內(nèi)容1.發(fā)明目的鑒于已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可頻繁起動(dòng)、制動(dòng)，具有較大的低速力矩和較高的轉(zhuǎn)子位置定位精度，且運(yùn)行可靠性的開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法。
2.技術(shù)方案本發(fā)明開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，采用簡(jiǎn)單而堅(jiān)固的無(wú)刷、無(wú)繞組、無(wú)永久磁體的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，用單極性功率變換器供單方向電流激勵(lì)，做到磁路上各相相互獨(dú)立和電路上各相相互獨(dú)立，對(duì)定子繞組兩相通電來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的定位的方法，即對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)相鄰兩相定子繞組通以不同的電流，所產(chǎn)生的磁拉力，使開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子定位在任意圓周角度位置。具體做法是對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的A、B兩相定子繞組通電(C相定子繞組電流為零)，固定iA為最大值IMEIX(實(shí)際中允許的)，改變IB(0～I(xiàn)KEIX)可以使轉(zhuǎn)子定位在0°至7.5°間的任意圓周角度位置；而固定iB為最大值iMEIX(實(shí)際中允許的)，改變iA(0～I(xiàn)MEIX)可以使轉(zhuǎn)子定位在7.5°至15°的任意圓周角度位置。按照AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA順序改變通電相的組合，或按照AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA順時(shí)針?lè)较蝽樞蚋淖兺娤嗟慕M合；可使轉(zhuǎn)子定位在0°到360°間的任意圓周角度位置。
3.技術(shù)效果本發(fā)明開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，尤其適用于直接傳動(dòng)式開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，對(duì)其它相數(shù)、結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)也適用。它主要是由開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、功率變換器及控制器組成的機(jī)電一體化電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，采用對(duì)定子繞組兩相通電來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的定位，可使開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子定位在任意圓周角度位置，在控制上容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)與制動(dòng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)換，且每一步都可改變工作參數(shù)和工作狀態(tài)，可頻繁起動(dòng)、制動(dòng)，具有較大的低速力矩和較高的轉(zhuǎn)子位置定位精度，具有較高的運(yùn)行可靠性和容錯(cuò)能力，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，方法簡(jiǎn)單，成本低，具有廣泛的實(shí)用性四

圖1是本發(fā)明兩相通電時(shí)轉(zhuǎn)子位置實(shí)例一。
圖2是本發(fā)明兩相通電時(shí)轉(zhuǎn)子位置實(shí)例二。
五具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述本發(fā)明開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，以三相12/8結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的A、B兩相定子1繞組通電(C相定子繞組電流為零)為例，圖中所示為轉(zhuǎn)子2位置的兩個(gè)特殊狀態(tài)。當(dāng)只對(duì)A相定子繞組通電時(shí)，所產(chǎn)生的磁拉力使轉(zhuǎn)子2定位在轉(zhuǎn)子2凸極a與A相定子1凸極中心線重合的位置，如圖1所示。而只對(duì)B相定子1繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子2將定位在轉(zhuǎn)子2凸極b和B相定子1凸極中心線重合的位置，如圖2所示。圖中所示的兩個(gè)轉(zhuǎn)子2位置狀態(tài)相差15°機(jī)械角，如果以圖1所示的轉(zhuǎn)子2位置為0°，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，?duì)A、B兩相定子1繞組分別通以不同大小電流時(shí)，可以使轉(zhuǎn)子2定位在0°到15°間的任意圓周角度位置。當(dāng)A相定子1繞組電流iA等于B相定子1繞組電流IB時(shí)，轉(zhuǎn)子2將定位在7.5°。
當(dāng)順序改變通電相的組合為AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA，可以使轉(zhuǎn)子定位在0°到360°間的任意圓周角度位置。
當(dāng)順時(shí)針?lè)较蝽樞蚋淖兺娤嗟慕M合為AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA，亦可使轉(zhuǎn)子定位在0°到360°間的任意圓周角度位置。
權(quán)利要求
1.開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，其特征在于對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)相鄰兩相定子(1)繞組通以不同大小的電流，以此產(chǎn)生磁拉力，使開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子(2)定位在任意圓周角度位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，其特征在于對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的A、B兩相定子繞組通電，固定A相電流iA為最大值Imax，改變B相電流IB，轉(zhuǎn)子可以定位在0°至7.5°間的任意圓周角度位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，其特征在于對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的A、B兩相定子繞組通電，固定B相電流iB為最大值imax，改變A相電流iA，轉(zhuǎn)子可以定位在7.5°至15°的任意圓周角度位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，其特征在于按照AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA→AB→BC→CA順序改變通電相的組合，轉(zhuǎn)子可以定位在0°到360°間的任意圓周角度位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，其特征在于按照AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA→AC→CB→BA順時(shí)針?lè)较蝽樞蚋淖兺娤嗟慕M合，轉(zhuǎn)子可以定位在0°到360°間的任意圓周角度位置。
全文摘要
本發(fā)明開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定位控制方法，尤其適用于直接傳動(dòng)式開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，采用對(duì)定子繞組兩相通電來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的定位，通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)相鄰兩相定子繞組通以不同大小的電流和順序改變通電相的組合方式，可使開(kāi)關(guān)磁阻伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子定位在任意圓周角度位置，可用于直接伺服傳動(dòng)的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有較大的低速力矩和較高的轉(zhuǎn)子位置定位精度，其方法簡(jiǎn)單，成本低，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號(hào)H02P6/00GK1592081SQ0315297
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者陳昊 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)