CN111953243A - 一种精确确定无刷力矩电机零位的方法 - Google Patents

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    • H02P6/14—Electronic commutators
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Abstract

本发明提供了一种精确确定无刷力矩电机零位的方法，包括如下步骤：①建立仿真模型：对磁钢数量为双数的电机定子和电机转子设定定子目标零位为电机定子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置，设定转子目标零位为电机转子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置；②添加激励：对电机定子和电机转子的磁钢，交替设定N极和S极；③仿真获取零位。本发明可实现无刷力矩电机零位的正向设计零位，与常规的测试法确定零位，方法简单，确定的零位精度高，可有效缩短产品的生产周期，对确定无刷力矩电机的零位有较强的指导意义。

Description

一种精确确定无刷力矩电机零位的方法
技术领域
本发明涉及一种精确确定无刷力矩电机零位的方法。
背景技术
无刷力矩电机在控制精度要求高的场合需安装码盘、旋转变压器等位置传感器来获得电机转子的准确位置。由于安装的误差会使转子位置传感器的零位产生偏差，位置传感器的零位偏差将造成转子位置检测的偏差，偏差的存在将引起不期望和不可控制的直轴电流，严重时会造成电机无法起动或反转。分装式的无刷力矩电机在产品制造过程中，就要确定转子的零位并在规定的位置进行零位标识，位置反馈元件装配时以转子上的零位刻线为基准，确定其安装角度，使位置反馈元件的零位与转子零位在较小的误差范围，从而保证无刷力矩电机的可靠起动。
理论上永磁无刷力矩电机的零位数量与其极数相同，在生产制造过程中，为了便于识别零位位置和安装位置感应元件，通常以电机定子圆周某点为基准确定一个唯一的零位位置。零位可采用测试的方法确定，但在实际应用中，存在测试难度高，测量误差大的情况，常规的测试法，需要制造专门的测试工装，安装定子和转子，同时由于定子和转子之间可标记的位置空间小，在规定的位置精确标记出电机的零位线难度高、误差大，效率低，合格率低，另外电机处于通电状态，对测试加工人员的安全存在一定的隐患。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种精确确定无刷力矩电机零位的方法，该精确确定无刷力矩电机零位的方法能够正向直接确定电机零位，且得到的电机零位具有较高的精度，可大大提高标记电机零位的效率。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种精确确定无刷力矩电机零位的方法，包括如下步骤：
①建立仿真模型：对磁钢数量为双数的电机定子和电机转子设定定子目标零位为电机定子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置，设定转子目标零位为电机转子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置；
②添加激励：对电机定子和电机转子的磁钢，交替设定N极和S极；
③仿真获取零位：仿真运行一个周期，得到定子和转子的定位力矩变化曲线，根据定位力矩变化曲线得到S极磁钢和N极磁钢零位线的位置角度。
所述电机定子和电机转子的磁钢数量不同。
所述根据定位力矩变化曲线得到S极磁钢零位线的位置角度为，取定位力矩变化曲线中第一个定位转矩过零点的位置角度为S极磁钢零位线的位置角度。
所述根据定位力矩变化曲线得到N极磁钢零位线的位置角度为，取定位力矩变化曲线中第二个定位转矩过零点的位置角度为N极磁钢零位线的位置角度。
所述电机定子和电机转子的磁钢均以逆时针排序编号。
所述仿真运行一个周期为，设定初始位置角度为0°，转速为1°/s。
所述电机定子的磁钢数量为36个。
所述电机转子的磁钢数量为38个。
本发明的有益效果在于：可实现无刷力矩电机零位的正向设计零位，与常规的测试法确定零位，方法简单，确定的零位精度高，可有效缩短产品的生产周期，对确定无刷力矩电机的零位有较强的指导意义。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明定子和转子的定位力矩变化曲线图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种精确确定无刷力矩电机零位的方法，包括如下步骤：
①建立仿真模型：对磁钢数量为双数的电机定子和电机转子设定定子目标零位为电机定子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置，设定转子目标零位为电机转子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置；
②添加激励：对电机定子和电机转子的磁钢，交替设定N极和S极；
③仿真获取零位：仿真运行一个周期，得到定子和转子的定位力矩变化曲线，根据定位力矩变化曲线得到S极磁钢和N极磁钢零位线的位置角度。
电机定子和电机转子的磁钢数量不同。
根据定位力矩变化曲线得到S极磁钢零位线的位置角度为，取定位力矩变化曲线中第一个定位转矩过零点的位置角度为S极磁钢零位线的位置角度。
根据定位力矩变化曲线得到N极磁钢零位线的位置角度为，取定位力矩变化曲线中第二个定位转矩过零点的位置角度为N极磁钢零位线的位置角度。
电机定子和电机转子的磁钢均以逆时针排序编号。
仿真运行一个周期为，设定初始位置角度为0°，转速为1°/s。
电机定子的磁钢数量为36个。
电机转子的磁钢数量为38个。
实施例1
采用上述方案，将定子槽进行逆时针方向编号，根据电机安装的位置要求，电机的定子目标零位需要设计在1号槽和36号槽之间齿的中心线上；同样将转子的磁钢按逆时针方向进行编号，N极磁钢和S极磁钢的位置交替分布，转子的目标零位设计在1号磁钢(N极)与38号磁钢(S极)之间的磁轭中心线上，建立永磁无刷力矩电机的二维有限元全周期分析模型，设初始位置角度为0°，转速为1°/s，在一个周期45s内运行，经过仿真得到定子和转子的定位力矩变化曲线如图2所示，可看出在一个旋转周期范围内，定转子的定位力矩两次出现过零点，第一个过零点的位置角度为6.58°，第二个过零点为16.06°，两个过零点角度分别是S极磁钢和N极磁钢零位线的位置角度，即：当转子从初始位置转过逆时针转过6.58°后，S极磁钢(青色)在X正方向与定子预定零位线对齐，该位置点即为S极磁钢的零位线位置；当转子从初始位置转过逆时针转过16.06°后，N极磁钢(蓝色)在X正方向与定子预定零位线对齐，该位置点即为N极磁钢的零位线位置。
由此，本发明：
(1)在产品合格率方面取得的成效：
产品的零位误差从±0.5°提升至±0.1°，一次装机合格率达到100％。
(2)减少质量问题方面取得的成效：
实现正向设计，零位线在定子和转子加工过程中通过激光打标机标记，标记线的位置、宽度和深度均可准确控制，避免了通过手工标记产生偏差，导致零位线标记质量差的问题。
(3)降低成本方面:
无需专用的零位确定和标记工装，降低加工和装配成本；无需零位标记工序，直接通电目测检查，降低测试成本。
(4)缩短生产周期方面:
通过数字化仿真正向设计，实现直接加工标记零位线，设计周期减少20％；取消零位单独测试，调试时间减少10％，研制周期缩短30％。

Claims (8)

1.一种精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：包括如下步骤：
①建立仿真模型：对磁钢数量为双数的电机定子和电机转子设定定子目标零位为电机定子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置，设定转子目标零位为电机转子的第一磁钢和最后磁钢之间的位置；
②添加激励：对电机定子和电机转子的磁钢，交替设定N极和S极；
③仿真获取零位：仿真运行一个周期，得到定子和转子的定位力矩变化曲线，根据定位力矩变化曲线得到S极磁钢和N极磁钢零位线的位置角度。
2.如权利要求1所述的精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：所述电机定子和电机转子的磁钢数量不同。
3.如权利要求1所述的精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：所述根据定位力矩变化曲线得到S极磁钢零位线的位置角度为，取定位力矩变化曲线中第一个定位转矩过零点的位置角度为S极磁钢零位线的位置角度。
4.如权利要求1所述的精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：所述根据定位力矩变化曲线得到N极磁钢零位线的位置角度为，取定位力矩变化曲线中第二个定位转矩过零点的位置角度为N极磁钢零位线的位置角度。
5.如权利要求1所述的精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：所述电机定子和电机转子的磁钢均以逆时针排序编号。
6.如权利要求1所述的精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：所述仿真运行一个周期为，设定初始位置角度为0°，转速为1°/s。
7.如权利要求1所述的精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：所述电机定子的磁钢数量为36个。
8.如权利要求1所述的精确确定无刷力矩电机零位的方法，其特征在于：所述电机转子的磁钢数量为38个。
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