本發(fā)明涉及一種電機(jī)的速度調(diào)節(jié)方法，尤其是直流無刷電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。

背景技術(shù)：

目前因?yàn)橛来烹姍C(jī)靠永磁體來產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)是恒定的，要改變其大小比較困難。因此長(zhǎng)期以來直流無刷直流電機(jī)一直被認(rèn)為只能進(jìn)行基速(額定轉(zhuǎn)速)以下的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而不能進(jìn)行基速以上的恒功率調(diào)速。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為直流無刷直流電機(jī)提供一種既行之有效又實(shí)用方便的基速以上的恒功率調(diào)速方法，以擴(kuò)大電機(jī)的調(diào)速范圍和應(yīng)用場(chǎng)合。提高電機(jī)的工作效率和運(yùn)行性能。

本發(fā)明公開了一種直流無刷電機(jī)速度調(diào)節(jié)方法，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的前沿邊進(jìn)入定子繞組槽中心位置或轉(zhuǎn)子磁極后沿邊退出定子槽中心位置之前，提前接通或關(guān)斷定子繞組。

符合本發(fā)明的直流無刷電機(jī)速度調(diào)節(jié)方法，在電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極前沿邊進(jìn)入定子繞組槽中心位置之前，提前接通該相繞組使繞組通電，其提前量應(yīng)控制在半個(gè)齒距范圍內(nèi)。

符合本發(fā)明的直流無刷電機(jī)速度調(diào)節(jié)方法，在電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極后沿邊退出定子繞組槽中心位置之前，提前關(guān)斷該相繞組使繞組斷電，其提前量應(yīng)控制在半個(gè)齒距范圍內(nèi)。

符合本發(fā)明的直流無刷電機(jī)速度調(diào)節(jié)方法，提前量與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，在基速以上的恒功率調(diào)速時(shí)，較高的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于較大的提前量，其極限值為半個(gè)齒距。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.繞組提前導(dǎo)通，將通電區(qū)內(nèi)反電勢(shì)中的“電感電勢(shì)”和“運(yùn)動(dòng)電勢(shì)”兩個(gè)分量分離。這樣在同樣的外施電壓下提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，起到了調(diào)速的效果，克服了傳統(tǒng)通電方式下永磁電機(jī)只能進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的缺點(diǎn)，擴(kuò)大了電機(jī)的調(diào)速范圍和應(yīng)用場(chǎng)合。2.繞組提前導(dǎo)通，更有效地利用了電磁能量，提高了電機(jī)的工作效率和運(yùn)行性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖；

圖中符號(hào)表示：A、B、C-三相繞組的首端，x、y、z-三相繞組的尾端，o-定子槽中心位置，o’-定子齒中心位置，n-轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向，N、S-轉(zhuǎn)子永磁體的極性

具體實(shí)施方式

本發(fā)明以二極三相的直流無刷電機(jī)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

電機(jī)每相繞組的電勢(shì)平衡方程式為：

u＝e+iR

其中i為每相繞組的電流，R為每相繞組的電阻，iR也就是每相繞組的電阻壓降，電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)此值相對(duì)很小，u為外施電壓；e為每相繞組的反電勢(shì)，可由下式表示：

e＝L(di/dt)+NBlv

其中L為每相繞組的電感，L(di/dt)為每相繞組因電流變化而產(chǎn)生的“電感電勢(shì)”；N為每相繞組的導(dǎo)線總數(shù)，B為氣隙磁密，該磁場(chǎng)由永磁體產(chǎn)生，l為導(dǎo)線長(zhǎng)度，v為導(dǎo)線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(等于電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速)，NBlv也就是每相繞組的“運(yùn)動(dòng)電勢(shì)”。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子位置的變化，定子繞組處于不斷地通電，斷電，反向通電，再斷電的循環(huán)工作狀態(tài)。在這樣的通電狀態(tài)下，繞組中的反電勢(shì)不但包含“運(yùn)動(dòng)電勢(shì)”而且還有“電感電勢(shì)”。某相繞組開始通電的位置稱之為“觸發(fā)角”，而通電結(jié)束的位置稱之為“關(guān)斷角”從“觸發(fā)角”到“關(guān)斷角”之間的角度稱之為“導(dǎo)通角”。由此可見，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載的情況，調(diào)節(jié)“觸發(fā)角”和“關(guān)斷角”的超前量，可使電機(jī)在不同的負(fù)載條件下都能達(dá)到高效率。

本發(fā)明是利用分離電機(jī)繞組反電勢(shì)中的“電感電勢(shì)”和“運(yùn)動(dòng)電勢(shì)”，以提高外施電壓的利用率。具體辦法如圖1所示：電機(jī)在基速以上進(jìn)行調(diào)速時(shí)，將定子繞組的通電位置從槽中心o處移至齒中心o’處。以A相繞組為例，當(dāng)轉(zhuǎn)子N極的前沿邊運(yùn)動(dòng)至齒中心o’處時(shí)，觸發(fā)A相繞組使其通電。將“觸發(fā)角”設(shè)置在齒中心o’處，以實(shí)現(xiàn)“弱磁”調(diào)速的目的，提高電機(jī)的調(diào)速范圍。同樣當(dāng)轉(zhuǎn)子N極的后沿邊運(yùn)動(dòng)至齒中心o’處，關(guān)斷A相繞組使其斷電。將“關(guān)斷角”設(shè)置在齒中心o’處，以提高“弱磁”調(diào)速時(shí)電機(jī)的工作效率和運(yùn)行性能。另外如能利用位置編碼器和微機(jī)控制技術(shù)，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速和負(fù)載情況適當(dāng)調(diào)節(jié)“觸發(fā)角”和“關(guān)斷角”的位置，即在半個(gè)齒距范圍內(nèi)調(diào)節(jié)超前通電和超前斷電的超前量o’的位置(其極限值設(shè)定在齒中心)，這樣控制效果會(huì)更佳。

本發(fā)明的思想除了適用于上述獨(dú)立控制的多相繞組永磁無刷直流電機(jī)的調(diào)速外，也適用于串聯(lián)繞組的電子換向永磁直流電機(jī)的調(diào)速。前者的工作原理 如前所述，而后者是通過改變“觸發(fā)角”和“關(guān)斷角”的方法來改變串聯(lián)繞組的磁通，相當(dāng)于普通直流電機(jī)靠移動(dòng)電刷位置來改變磁通的大小，從而達(dá)到調(diào)速的目的，雖然兩者的工作原理有所不同，但其作用和效果是相同的，都達(dá)到了調(diào)速的目的。