CN106772155B - 一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法，包括：开关磁阻电机每一相的磁极之间极性的快速判定和相邻两相之间磁极极性的快速判定。不同连接方式下，每一相空间相隔180度的两个磁极之间的极性主要有NN和NS两种排列方式，不同排列方式下的自感与互感是不同的，利用自感与互感的差异可以判定每一相的磁极极性；将相邻两相的绕组看作一个新的绕组，两相极性分别为NN和NS时，自感是不同的，利用自感的差异可判定相邻两相的磁极。利用上述方法可以快速的判定整个电机的磁极极性排列。

Description

一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法

技术领域

本发明设计了一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法，属于开关磁阻电机技术领域。

背景技术

开关磁阻电机是在上世纪八十年代出现的一种新型电机，由于开关磁阻电机具有结构简单坚固、可控参数多，控制灵活，效率高、起动性能好等优点，使其在电动车驱动系统、家用电器、通用工业、伺服驱动、矿山机械等领域得到了广泛应用。

相较于永磁电机和异步电机，开关磁阻电机目前没有形成生产标准和生产规范，高校用于研究的开关磁阻电机多为定制电机，没有形成生产规模，多数情况下电机绕线方式为手工绕制。开关磁阻电机的原理就是利用磁阻最小原理，因此，开关磁阻电机正常运行的基础就是磁极排列方式的准确性，当电机的极性判断发生错误时，电机的特性将会发生改变，电机的输出转矩减少，转矩脉动加大，降低电机的整体性能。传统的极性判定方法为利用永磁体判定，该判定方法的弊端为需要拆装电机，增加工作量。因此，需要一种较为简易的磁极判定方法，避免电机的拆装。

开关磁阻电机能够正常运行的前提就是正确的磁极排列方式，目前现有的磁极的判定方式主要是利用永磁体进行判定，在电机已经组装好的情况下需要对开关磁阻电机进行拆装才能测定，增加了工作量。

发明内容

本发明主要提出了一种开关磁阻电机磁极极性的简易判定方法，避免了对电机的拆装，操作上简单便捷。

本发明的技术方案为：一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法，该判定方法包含以下两个步骤：

步骤1：开关磁阻电机每一相的磁极数为2n，因此该相可以看作n组磁极的组合，空间相隔180度的两个磁极可能的排列方式为NN和NS两种，有两种方式判断：

方式一为利用自感判定，在单相通直流电确定的最大位置处测量该组合的最大电感，其中电感值较大的即为NS磁极排列；

方式二为利用互感判定，测量与该相相邻的一相在闭合和关断两种情况下时该相对应的自感值，自感变化较大的为NN磁极排列；

步骤2：将开关磁阻相邻的两齿看作新的绕组，该绕组的磁极排列方式可能的情况为NN和NS两种，两种情况下自感是不同的，在通直流电确定最大位置处测量该绕组的最大电感，其中电感值较大的即为NS磁极排列。

进一步，所述步骤1方式二在利用互感判定时，该相处于在单相通直流电确定的最大位置处，在相邻相绕组短接和断开两种状态下，分别测量对应状态下该相在最大位置处的自感，自感的值发生较大变化的即为NN磁极排列。

进一步，所述步骤2测量相邻两相的磁极极性时，可以将相邻的两个齿或相邻的两相看作一个新的绕组，该新的绕组是将相邻的两个齿或两相串接，测量该串接的绕组的自感从而判定磁极极性。

本发明的技术效果为：通过步骤1的方法可测量得出电机每相的磁极排列方式，在步骤1的基础上利用步骤2的方法可测量得出相邻的相的磁极极性排列方式，最终得出整个电机的磁极排列方式。利用本发明的方法测量磁极的极性，避免了对开关磁阻电机测量时的拆装，尤其是对复杂组装的电机，减少了不必要的工作量。

附图说明

图1为12/10电机两种排列方式示意图；(a)为正向连接；(b)为反向连接。

图2为12/10电机两种连接方式磁力分布图；(a)为正向连接；(b)为反向连接。

图3为12/10电机两种连接方式下A相自感值；

图4为12/10电机两种连接方式下A相自感值(B相绕组开通关断前后)；

图5为12/10电机相邻的两个齿在两种连接方式下磁力分布图；(a)为两相极性相反；(b)为两相极性相同。

图6为12/10电机相邻的两个齿在两种连接方式下自感值；

图7为12/8电机电感仿真比较图。

具体实施方式

本发明选取六相12/10电机为样机进行，附图1所示为该样机在两种连接方式下的结构图，其中正向连接选取磁极排列方式NNSS为例进行比较说明。两种连接方式下，以A相为例，测量两种连接方式下的自感进行比较说明单相磁极极性的判定方法；以A1和B1齿串联构成新的绕组AB，测量两齿在两种磁极组合(NN和NS)下的自感进行比较说明相邻两相的磁极极性的判定方法。

本发明的磁极极性测试方法主要分为以下两个步骤：

测试步骤1：判定每一相包含的磁极之间的极性排列方式；

测试步骤2：判定相邻的两相之间磁极的极性排列方式。

如附图1所示，选取六相12/10结构开关磁阻电机作为样机具体说明测试步骤。开关磁阻电机绕组排列方式主要分为两类：正向串联和反向串联，图1中正向串联以NNSS绕线形式为例，反向串联以NS绕线形式为例说明。

步骤一为测试每一相包含的磁极之间的极性排列方式，具体示意图如图2所示(以A相为例说明)，A相包含的齿极为A1和A2齿极，其中齿极A1对应的端线为1、1′，A2对应的端线为7、7′。将1′端分别与7和7′端连接，1端接电源正端，此时A1的极性是固定的(图2中为N)，在两种连接方式下，A2的极性是不同的，当A2极性与A1极性相同时，此时A相为反向连接，反之为正向连接。

方式一为利用两种连接方式下最大位置处自感的不同来判断磁极的极性，具体实施如下：两种连接方式下，不与1′端相连的端(如图2(a)中7端)接电源负端，此时接通直流电源，电机旋转吸合位置即为A相的最大位置(图2所示)，此时利用LCR测量仪分别测量上述两种连接方式下A相自感，图3为两种连接方式下A相的自感实测值，图3上可以看出，正向连接时A相的最大自感为1.22mH，反向连接时最大自感为1.04mH，即正向连接时自感较大(此时A1齿和A2齿极性相反)。

方式二为利用互感对自感的影响来判断磁极的极性，具体实施如下：针对图2所示两种连接方式，对与A相相邻的B相绕组分别进行开通与关断控制。以图2(a)为例，A相的最大位置处，B相绕组开通和关断时，利用LCR测量A相的自感值，此时可测试出两组自感值，类似的情况下，测试图2(b)所示连接方式下A相的自感值，共计测得四组数据，如图4所示。图4中，正向连接时，由于相间耦合较小，因此在B相绕组开通和关断下，A相自感变化较小；反向连接时，由于A相和B相直接存在着耦合现象，因此，A相测得的两组自感变化较大(B相开通时，A相的最大自感为1.04mH，B相关断时，A相的最大自感为0.92mH)，即B相绕组开通关断前后，反向连接中A相的最大自感变化较大。

利用步骤一测试出A相中齿极的极性排列，由于开关磁阻电机结构对称，其余相中齿极间的极性排列方式可据此方法依次判定。

步骤二为测试相邻的两相之间磁极的极性排列方式，具体示意图如图5所示(以A、B相为例说明)。图5中，A相和B相相邻的两齿串接作为一个新的绕组，定义为绕组AB，其中图5(a)所示为相邻的两齿在极性相反下的连接方式，图5(b)为两齿极性相同的情况下的连接方式。针对图5所示两种连接方式，接通直流电源，电机旋转吸合的位置为新绕组的电感最大位置，此时利用LCR测量仪分别测量上述两种连接方式下新绕组AB的最大自感，如图6所示。图6为A1齿和B1齿串联下两种连接方式的自感曲线，图中LAB(NN)代表两齿极性相同，LAB(NS)代表两齿极性相反。图中可以看出，当两齿极性相同时，最大自感为0.779mH，当两齿极性相反时，最大自感为1.307mH，即极性相反时，最大自感较大。

利用步骤二测试出A1齿和B1齿的极性排列，由于开关磁阻电机结构对称，可据此方法依次判定其余相邻的两个齿极间的极性排列方式。利用步骤一中的方法可判定出电机中每一相的齿极极性排列，在此基础上利用步骤二的方法可判定电机相邻相的极性排列，由此整个电机的极性排列方式可以判定。

其余相数的电机仍旧可以利用该方法进行判定，图7为12/8三相电机利用上述判定方法的比较结果。图7中，LA(NN)表示A相两个齿的极性为NN时的自感，该值最大值为1.26mH；LA(NS)表示A相两个齿的极性为NS时的自感，该值最大值为1.87mH，即步骤一判定每一相极性的方法在三相中也是适合的。LAB(NN)表示A1齿和B1齿串联绕组在两个齿的极性为NN时的自感，该值最大值为0.94mH；LAB(NS)表示A1齿和B1齿串联绕组在两个齿的极性为NS时的自感，该值最大值为1.27mH，即步骤二判定相邻齿极性的方法在三相中也是适合的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法，其特征在于，该判定方法包含以下两个步骤：

步骤1：开关磁阻电机每一相的磁极数为2n，因此其中一相可以看作n组磁极的组合，空间相隔180度的两个磁极可能的排列方式为NN和NS两种，有两种方式判断：

方式一为利用自感判定，在单相通直流电确定的最大位置处测量该组合的最大电感，其中电感值较大的即为NS磁极排列；

方式二为利用互感判定，测量与该其中一相相邻的一相在闭合和关断两种情况下时该其中一相对应的自感值，自感变化较大的为NN磁极排列；

步骤2：将开关磁阻相邻的两齿看作新的绕组，该绕组的磁极排列方式可能的情况为NN和NS两种，两种情况下自感是不同的，在通直流电确定最大位置处测量该绕组的最大电感，其中电感值较大的即为NS磁极排列。

2.如权利要求1所述的开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法，其特征在于，所述步骤1方式二在利用互感判定时，该其中一相处于在单相通直流电确定的最大位置处，在相邻相绕组短接和断开两种状态下，分别测量对应状态下该其中一相在最大位置处的自感，自感的值发生较大变化的即为NN磁极排列。

3.如权利要求1所述的开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法，其特征在于，所述步骤2测量相邻两相的磁极极性时，可以将相邻的两个齿或相邻的两相看作一个新的绕组，该新的绕组是将相邻的两个齿或两相串接，测量该串接的绕组的自感从而判定磁极极性。