CN111682809B - 8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种8‑6极开关磁阻电动机无放电制动方法，属于开关磁阻电机领域。该8‑6极开关磁阻电动机包括定子和转子，所述定子包括8个定子凸极，所述转子包括6个转子凸极，所述方法包括：当所述转子转动到一个转子凸极与一个定子凸极正对的位置时，将一相定子线圈通电产生与转动方向相同的电动扭矩，同时将另外两相定子线圈通电产生与转动方向相反的制动扭矩，所述制动扭矩大于电动扭矩。本发明无需外部耗能电路即可在任意转速下平稳安静的制动，并且体积小、成本低，安全性与可靠性高。

Description

8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法

技术领域

本发明涉及开关磁阻电动机领域，特别是指一种8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法。

背景技术

开关磁阻电动机是一种新型调速电机，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，系统可靠性高。目前开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域。8-6极开关磁阻电动机即为定子8级、转子6级的开关磁阻电动机。

通常的8-6极开关磁阻电动机在制动时，都是用单纯负转矩来制动，并利用外部耗能电路消耗制动产生的电能的控制策略。当电动机需要制动时，用控制器根据电动机定子和转子的相对位置来控制相应的线圈的通断，使电动机产生负转矩，以单纯的负转矩来达到使电动机制动的目的。

此时电动机转子做切割磁感线运动，处于发电状态，通过功率电路将产生的电能储存到储能电容中，为保证功率电路和储能电容的电气安全，需要通过外部耗能电路将制动中产生的电能释放掉。由于加入了外部耗能电路，使得控制器可靠性及安全性降低，增加了控制器的体积和成本。如果不设置外部耗能电路放电，只通过功率电路控制特定线圈的通断使得电动机制动，就会使得制动时瞬间电流大，在高速时有异响，同时噪音大，震动严重。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，本发明无需外部耗能电路即可在任意转速下平稳安静的制动，并且体积小、成本低，安全性与可靠性高。

本发明提供技术方案如下：

一种8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，8-6极开关磁阻电动机包括定子和转子，所述定子包括8个定子凸极，所述转子包括6个转子凸极，所述方法包括：

当所述转子转动到一个转子凸极与一个定子凸极正对的位置时，将一相定子线圈通电产生与转动方向相同的电动扭矩，同时将另外两相定子线圈通电产生与转动方向相反的制动扭矩，所述制动扭矩大于电动扭矩。

进一步的，当所述转子转动到一个转子凸极与一个定子凸极正对的位置时，将位于该位置转动方向前方一相的定子线圈通电产生与转动方向相同的电动扭矩，同时将位于该位置转动方向后方两相的定子线圈通电产生与转动方向相反的制动扭矩，所述制动扭矩大于电动扭矩。

进一步的，所述6个转子凸极包括位于转子上且顺时针依次排列的第一转子凸极、第二转子凸极、第三转子凸极、第四转子凸极、第五转子凸极和第六转子凸极；

所述8个定子凸极包括位于定子上且顺时针依次排列的定子凸极A、定子凸极B、定子凸极C、第四定子D、定子凸极A1、定子凸极B1、定子凸极C1和定子凸极D1；

所述定子凸极A和定子凸极A1为A相，所述定子凸极B和定子凸极B1为B相，所述定子凸极C和定子凸极C1为C相，所述定子凸极D和定子凸极D1为D相。

进一步的，所述转子顺时针转动，其中：

当所述转子从第一转子凸极与定子凸极A正对的位置转动到第二转子凸极与定子凸极C正对的位置时，执行第一控制动作，所述第一控制动作包括：控制D相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

当所述转子从第二转子凸极与定子凸极C正对的位置转动到第三转子凸极与定子凸极A1正对的位置时，执行第二控制动作，所述第二控制动作包括：控制B相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

当所述转子从第三转子凸极与定子凸极A1正对的位置转动到第四转子凸极与定子凸极C1正对的位置时，执行第三控制动作，所述第三控制动作包括：控制D相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

当所述转子从第四转子凸极与定子凸极C1正对的位置转动到第五转子凸极与定子凸极A正对的位置时，执行第四控制动作，所述第四控制动作包括：控制B相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

以此类推，每次转子转动到转子凸极与定子凸极正对的位置时，循环执行第一控制动作至第四控制动作。

进一步的，所述转子逆时针转动，其中：

当所述转子从第一转子凸极与定子凸极B正对的位置转动到第三转子凸极与定子凸极D正对的位置时，执行第五控制动作，所述第五控制动作包括：控制C相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

当所述转子从第三转子凸极与定子凸极D正对的位置转动到第五转子凸极与定子凸极B1正对的位置时，执行第六控制动作，所述第六控制动作包括：控制A相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

当所述转子从第五转子凸极与定子凸极B1正对的位置转动到第一转子凸极与定子凸极D1正对的位置时，执行第七控制动作，所述第七控制动作包括：控制C相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

当所述转子从第一转子凸极与定子凸极D1正对的位置转动到第三转子凸极与定子凸极B正对的位置时，执行第八控制动作，所述第八控制动作包括：控制A相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

以此类推，每次转子转动到转子凸极与定子凸极正对的位置时，循环执行第五控制动作至第八控制动作。

进一步的，通过位置传感器获得转子凸极与定子凸极的相对位置，通过控制器控制定子线圈产生制动扭矩和电动扭矩。

进一步的，通过控制器控制定子线圈的电流大小，从而对制动扭矩和电动扭矩进行精确控制。

进一步的，所述方法还包括：

控制器根据转子的转速，控制定子线圈的电流大小以及定子线圈的通电时长。

本发明具有以下有益效果：

本发明电动和制动同时控制，利用电动对冲制动产生的电能，无需外部耗能电路放电即可将制动中产生的电能释放掉，同时使制动扭矩大于电动扭矩，实现制动。本发明使8-6极开关磁阻电动机在任意转速下平稳的制动，没有异响和震动，同时噪声小，无需外部耗能电路，节约成本，减小体积，提高系统安全性与可靠性。

附图说明

图1～6为本发明的8-6极开关磁阻电动机转子与定子各个相对位置的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，如图1-6所示，该8-6极开关磁阻电动机包括定子100和转子200，定子100包括8个定子凸极(A、B、C、D、A1、B1、C1、D1)，转子200包括6个转子凸极(1、2、3、4、5、6)，该方法包括：

当所述转子200转动到一个转子凸极与一个定子凸极正对的位置时，将一相定子线圈通电产生与转动方向相同的电动扭矩，同时将另外两相定子线圈通电产生与转动方向相反的制动扭矩，所述制动扭矩大于电动扭矩。

本发明电动和制动同时控制，利用电动对冲制动产生的电能，无需外部耗能电路放电即可将制动中产生的电能释放掉，同时使制动扭矩大于电动扭矩，实现制动。本发明使8-6极开关磁阻电动机在任意转速下平稳的制动，没有异响和震动，同时噪声小，无需外部耗能电路，节约成本，减小体积，提高系统安全性与可靠性。

本发明对哪个定子线圈产生电动扭矩，哪两个定子线圈产生制动扭矩不做限定，在其中一个示例中，当转子200转动到一个转子凸极与一个定子凸极正对的位置时，将位于该位置(即转子凸极与定子凸极正对的位置)转动方向前方一相的定子线圈通电产生与转动方向相同的电动扭矩，同时将位于该位置转动方向后方两相的定子线圈通电产生与转动方向相反的制动扭矩，制动扭矩大于电动扭矩。

具体的，前述的6个转子凸极包括位于转子200上且顺时针依次排列的第一转子凸极1、第二转子凸极2、第三转子凸极3、第四转子凸极4、第五转子凸极5和第六转子凸极6。

8个定子凸极包括位于定子100上且顺时针依次排列的定子凸极A、定子凸极B、定子凸极C、第四定子D、定子凸极A1、定子凸极B1、定子凸极C1和定子凸极D1。

定子凸极A和定子凸极A1为A相，定子凸极B和定子凸极B1为B相，定子凸极C和定子凸极C1为C相，定子凸极D和定子凸极D1为D相。

转子顺时针转动时：

当转子200从第一转子凸极1与定子凸极A正对的位置(如图1所示)转动到第二转子凸极2与定子凸极C正对的位置(如图2所示)时，执行第一控制动作，该第一控制动作包括：控制D相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，使电动和制动同时发生。

当转子200从第二转子凸极2与定子凸极C正对的位置(如图2所示)转动到第三转子凸极3与定子凸极A1正对的位置(如图3所示)时，执行第二控制动作，该第二控制动作包括：控制B相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，使电动和制动同时发生。

类似的，当转子200从第三转子凸极3与定子凸极A1正对的位置转动到第四转子凸极4与定子凸极C1正对的位置时，执行第三控制动作，该第三控制动作包括：控制D相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩。

当转子200从第四转子凸极4与定子凸极C1正对的位置转动到第五转子凸极5与定子凸极A正对的位置时，执行第四控制动作，该第四控制动作包括：控制B相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩。

上述完成了一个周期的制动动作，以此类推，每次转子转动到转子凸极与定子凸极正对的位置时，循环执行第一控制动作至第四控制动作。即根据定子转子的相对位置，分别控制电动机A、B、D和B、C、D三相上的线圈通电，进行精确制动。

转子逆时针转动时：

当转子200从第一转子凸极1与定子凸极B正对的位置(如图4所示)转动到第三转子凸极3与定子凸极D正对的位置(如图5所示)时，执行第五控制动作，该第五控制动作包括：控制C相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩。

当转子200从第三转子凸极3与定子凸极D正对的位置(如图5所示)转动到第五转子凸极5与定子凸极B1正对的位置(如图6所示)时，执行第六控制动作，该第六控制动作包括：控制A相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩。

类似的，当转子200从第五转子凸极5与定子凸极B1正对的位置转动到第一转子凸极1与定子凸极D1正对的位置时，执行第七控制动作，该第七控制动作包括：控制C相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩。

当转子200从第一转子凸极1与定子凸极D1正对的位置转动到第三转子凸极3与定子凸极B正对的位置时，执行第八控制动作，该第八控制动作包括：控制A相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩。

上述完成了一个周期的制动动作，以此类推，每次转子200转动到转子凸极与定子凸极正对的位置时，循环执行第五控制动作至第八控制动作。即根据定子转子的相对位置分别控制电动机A、B、C和A、C、D三相上的线圈通电，进行精确制动。

本发明中，可以通过位置传感器获得转子凸极与定子凸极的相对位置，并通过控制器控制三相线圈的通断，从而控制定子线圈产生制动扭矩和电动扭矩。

在制动时(即在执行第一控制动作至第四控制动作时)，控制器通过算法控制相应电动相与制动相上定子线圈的电流大小，从而对制动扭矩和电动扭矩进行精确控制，使得制动平稳、安静。

本发明的方法还包括：

控制器根据当前转子的转速，通过程序计算，控制定子线圈的电流大小以及定子线圈的通电时长，即控制制动所需力度和制动时长，使得电动机在各个转速段都能平稳的制动。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，其特征在于，8-6极开关磁阻电动机包括定子和转子，所述定子包括8个定子凸极，所述转子包括6个转子凸极，所述方法包括：

当所述转子转动到一个转子凸极与一个定子凸极正对的位置时，将一相定子线圈通电产生与转动方向相同的电动扭矩，同时将另外两相定子线圈通电产生与转动方向相反的制动扭矩，所述制动扭矩大于电动扭矩；

当所述转子转动到一个转子凸极与一个定子凸极正对的位置时，将位于该位置转动方向前方一相的定子线圈通电产生与转动方向相同的电动扭矩，同时将位于该位置转动方向后方两相的定子线圈通电产生与转动方向相反的制动扭矩，所述制动扭矩大于电动扭矩。

2.根据权利要求1所述的8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，其特征在于，所述6个转子凸极包括位于转子上且顺时针依次排列的第一转子凸极、第二转子凸极、第三转子凸极、第四转子凸极、第五转子凸极和第六转子凸极；

所述8个定子凸极包括位于定子上且顺时针依次排列的定子凸极A、定子凸极B、定子凸极C、第四定子D、定子凸极A1、定子凸极B1、定子凸极C1和定子凸极D1；

所述定子凸极A和定子凸极A1为A相，所述定子凸极B和定子凸极B1为B相，所述定子凸极C和定子凸极C1为C相，所述定子凸极D和定子凸极D1为D相。

3.根据权利要求2所述的8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，其特征在于，所述转子顺时针转动，其中：

当所述转子从第一转子凸极与定子凸极A正对的位置转动到第二转子凸极与定子凸极C正对的位置时，执行第一控制动作，所述第一控制动作包括：控制D相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

当所述转子从第二转子凸极与定子凸极C正对的位置转动到第三转子凸极与定子凸极A1正对的位置时，执行第二控制动作，所述第二控制动作包括：控制B相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

当所述转子从第三转子凸极与定子凸极A1正对的位置转动到第四转子凸极与定子凸极C1正对的位置时，执行第三控制动作，所述第三控制动作包括：控制D相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

当所述转子从第四转子凸极与定子凸极C1正对的位置转动到第五转子凸极与定子凸极A正对的位置时，执行第四控制动作，所述第四控制动作包括：控制B相的定子线圈通电产生顺时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩；

以此类推，每次转子转动到转子凸极与定子凸极正对的位置时，循环执行第一控制动作至第四控制动作。

4.根据权利要求2所述的8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，其特征在于，所述转子逆时针转动，其中：

当所述转子从第一转子凸极与定子凸极B正对的位置转动到第三转子凸极与定子凸极D正对的位置时，执行第五控制动作，所述第五控制动作包括：控制C相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

当所述转子从第三转子凸极与定子凸极D正对的位置转动到第五转子凸极与定子凸极B1正对的位置时，执行第六控制动作，所述第六控制动作包括：控制A相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

当所述转子从第五转子凸极与定子凸极B1正对的位置转动到第一转子凸极与定子凸极D1正对的位置时，执行第七控制动作，所述第七控制动作包括：控制C相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制A相和B相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

当所述转子从第一转子凸极与定子凸极D1正对的位置转动到第三转子凸极与定子凸极B正对的位置时，执行第八控制动作，所述第八控制动作包括：控制A相的定子线圈通电产生逆时针的电动扭矩，控制C相和D相的定子线圈通电产生顺时针的制动扭矩；

以此类推，每次转子转动到转子凸极与定子凸极正对的位置时，循环执行第五控制动作至第八控制动作。

5.根据权利要求1-4任一所述的8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，其特征在于，通过位置传感器获得转子凸极与定子凸极的相对位置，通过控制器控制定子线圈产生制动扭矩和电动扭矩。

6.根据权利要求5所述的8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，其特征在于，通过控制器控制定子线圈的电流大小，从而对制动扭矩和电动扭矩进行精确控制。

7.根据权利要求5所述的8-6极开关磁阻电动机无放电制动方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制器根据转子的转速，控制定子线圈的电流大小以及定子线圈的通电时长。

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