CN106230209A - 一种低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统，该系统包括机座、定子铁心、定子绕组、永磁转子、转子位置传感系统和驱动控制器，本发明中，定子X、X’两组绕组由转子位置传感系统控制驱动器对两组三相绕组进行供电，定子绕组电流与永磁转子相互作用，产生方向相同的平均转矩驱动负载，对于绕组电流换相过程产生的振动转矩和电枢绕组感应电动势随转速而变化所产生的振动转矩其频率与换相频率相同，对于三相六状态控制模式，由于两组定子绕组在空间互差30°电角度，所以，一个磁状态两组定子绕组电流换相产生的振动转矩互差30°×6＝180°电角度，从而实现峰谷互补得到抑制，从而实现了该永磁无刷直流电动机的低振动转矩特性。

Description

一种低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统
技术领域
本发明涉及一种无刷直流电动机，具体涉及一种低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统。
背景技术
永磁无刷直流电动机是这几年发展起来的一种新型直流电动机。但永磁无刷直流电动机存在较严重的振动转矩，产生的振动转矩波形如图1所示，这一振动转矩通过传动轴传递给负载，从而产生传动系统的机械振动与噪声。
本人在前期提出了一种采用二套定转子同轴结构和内外定子结构的二台无刷直流电动机产生的振动转矩基于峰谷互补原理抵消振动转矩的低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统。本发明在此基础上将提出一种结构与现有无刷直流电动机相似的、基于峰谷互补原理抵消振动转矩的单转子、单定子低振动转矩的无刷直流电动机系统。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种结构与现有无刷直流电动机相似的、基于峰谷互补原理抵消振动转矩的单转子、单定子低振动转矩的无刷直流电动机系统。
一种低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统，包括机座、定子铁心、定子绕组、永磁转子、转子位置传感系统和驱动控制器，定子铁心位于机座的内侧，与机座固定；定子铁心开有放定子绕组的槽，定子铁心绕组槽内，放有电磁参数相同的X、X’二组对称定子绕组，每组都为三相，按极对数要求分别对称排列在定子铁心槽内，X、X’二组绕组在定子铁心中的排列互差30°电角度，同时分别构成Y形或Δ形连接；永磁转子位于定子铁心内侧，永磁转子由永磁磁钢及铁心组成，永磁磁钢固定于铁心，铁心与转轴固定并通过轴承及两端的端盖与机座固定，可相对于定子铁心作旋转运动；转子位置传感系统的感应部通过转子位置传感系统的感应部支架与转轴固定随永磁转子旋转，感应部磁钢与转子磁钢互成90°电角度，与各相绕组对应的转子位置传感器接受部在空间上与各相绕组的起始位置对齐安装在基极上，并固定在后端盖一侧；转子位置传感系统外部设有转子位置传感系统外罩；驱动控制器的主电路有二套三相全桥驱动电路，分别对X、X’二组绕组供电，实现对永磁无刷直流电动机系统的驱动、调速控制。
发明有益效果：在本发明中，定子X、X’两组绕组由转子位置传感系统控制驱动器对两组三相绕组进行供电，定子绕组电流与永磁转子相互作用，产生方向相同的平均转矩驱动负载，对于绕组电流换相过程产生的振动转矩和电枢绕组感应电动势随转速而变化所产生的振动转矩其频率与换相频率相同，对于三相六状态控制模式，由于两组定子绕组在空间互差30°电角度，所以，一个磁状态两组定子绕组电流换相产生的振动转矩互差30°×6＝180°电角度，从而实现峰谷互补得到抑制，从而实现了该永磁无刷直流电动机的低振动转矩特性。理想状态由于二组绕组电磁参数对称，驱动器电路参数对称则产生的振动转矩幅值相同、相位相反互差180°电角度，对于电流换相过程产生的振动转矩可实现完全互补抑制。实际由于三相电磁参数存在不对称，因此，虽不能实现完全消除振动转矩，但振动转矩可明显降低。
附图说明
图1为根据三相六状态控制方法产生的振动转矩波形；
图2为峰谷互补抑制降低振动转矩的示意图；
图3为低振动转矩的无刷直流电动机结构图；
图4为低振动转矩的无刷直流电动机定子绕组结构示意图；
图5位置传感器示意图。
具体实施方式
如图3、图4、图5所示，一种低振动转矩的无刷直流电动机系统，包括转子位置传感系统外罩1、后轴承2、转子位置传感器感应部支架3、转子位置传感器感应部磁钢4、与绕组X对应的转子位置传感器接受部5、与绕组X’对应的转子位置传感器接受部5’、后端盖6、定子铁心7、永磁转子磁钢8、定子绕组9、另一组定子绕组9’、转子铁心10、前轴承11、转轴12、前端盖13、机座14；
所述的定子铁心7位于机座14的内侧，与机座固定；定子铁心开有放定子绕组的槽，定子铁心绕组槽内有电磁参数相同的9、9’二组对称定子绕组，每组都为三相，按极对数要求分别对称排列在定子铁心槽内，9、9’二组绕组在定子铁心中的排列互差30°电角度，同时分别构成Y形或Δ形连接；永磁转子位于定子铁心内侧，永磁转子由永磁磁钢8及转子铁心10组成，永磁磁钢8固定于铁心10，铁心10与转轴12固定并通过前后轴承2和11及两端的端盖6和13与机座14固定，永磁转子可相对于定子铁心作旋转运动；转子位置传感系统的感应部4通过转子位置传感系统的感应部支架3与转轴12固定，随永磁转子旋转，感应部磁钢4与转子磁钢8位置互成90°电角度，与各相绕组对应的转子位置传感器接受部5和5’在空间上与各相绕组的起始位置对齐安装在基极上，并固定在后端盖6一侧；转子位置传感系统外部设有转子位置传感系统外罩1；
如图2所示，定子X、X’两组绕组由转子位置传感系统控制驱动器对两组三相绕组进行供电，定子绕组电流与永磁转子相互作用，产生方向相同的平均转矩驱动负载，对于绕组电流换相过程产生的振动转矩和电枢绕组感应电动势随转速而变化所产生的振动转矩其频率与换相频率相同，对于三相六状态控制模式，由于两组定子绕组在空间互差30°电角度，所以，一个磁状态两组定子绕组电流换相产生的振动转矩互差30°×6＝180°电角度，从而实现峰谷互补得到抑制，从而实现了该永磁无刷直流电动机的低振动转矩特性。

Claims (2)

1.一种低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统，其特征在于：基于峰谷互补原理抵消振动转矩的单转子、单定子低振动转矩的无刷直流电动机系统。
2.根据权利要求1所述的一种低振动转矩的永磁无刷直流电动机系统，其特征在于：包括机座、定子铁心、定子绕组、永磁转子、转子位置传感系统和驱动控制器，定子铁心位于机座的内侧，与机座固定；定子铁心开有放定子绕组的槽，定子铁心绕组槽内，放有电磁参数相同的X、X’二组对称定子绕组，每组都为三相，按极对数要求分别对称排列在定子铁心槽内，X、X’二组绕组在定子铁心中的排列互差30°电角度，同时分别构成Y形或Δ形连接；永磁转子位于定子铁心内侧，永磁转子由永磁磁钢及铁心组成，永磁磁钢固定于铁心，铁心与转轴固定并通过轴承及两端的端盖与机座固定，可相对于定子铁心作旋转运动；转子位置传感系统的感应部通过转子位置传感系统的感应部支架与转轴固定随永磁转子旋转，感应部磁钢与转子磁钢互成90°电角度，与各相绕组对应的转子位置传感器接受部在空间上与各相绕组的起始位置对齐安装在基极上，并固定在后端盖一侧；转子位置传感系统外部设有转子位置传感系统外罩；驱动控制器的主电路有二套三相全桥驱动电路，分别对X、X’二组绕组供电，实现对永磁无刷直流电动机系统的驱动、调速控制。
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