CN115566935A

CN115566935A - 马达的起动方法

Info

Publication number: CN115566935A
Application number: CN202210552041.6A
Authority: CN
Inventors: 施佩均; 林信男; 徐豫伟; 罗大殷; 杨宽; 颜国智; 颜圣展; 刘承宗
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2023-01-03
Also published as: US20230006588A1; JP2023006005A; DE102022113050A1

Abstract

本发明提供一种马达的起动方法，该马达具有定子和转子，在上述马达的起动方法中，将所述定子的励磁线圈作为Y连接进行起动，在预定时间(t2)内所述转子的速度不在自额定的预定范围内的情况下，将所述励磁线圈切换为Δ连接，在所述转子的转速在自额定的预定范围内的情况下，将所述励磁线圈切换为Y连接。

Description

马达的起动方法

技术领域

本发明涉及用于起动同步磁阻马达的马达的起动方法。

背景技术

公知有如下技术：在起动时将感应电动机的线圈作为星形接线来施加电压，在起动后将线圈作为三角形接线来施加电压(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2010-193702号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在将专利文献1所公开的技术用于同步磁阻马达的起动的情况下，如果马达或负载等的惯性大，则有时起动失败。

鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种即使在惯性大的情况下也能够提高起动的可靠性的马达的起动方法。

为了解决上述课题，根据本发明的马达的起动方法的某一方式，提供一种马达的起动方法，该马达具有定子和转子，其特征在于，将所述定子的励磁线圈作为Y连接进行起动，在预定时间t2内所述转子的速度不在自额定的预定的范围内的情况下，将所述励磁线圈切换为Δ连接，在所述转子的转速在自额定的预定的范围内的情况下，将所述励磁线圈切换为Y连接。

发明效果

根据具有以上结构的本发明，即使在惯性大的情况下，也能够提高马达起动的可靠性。

附图说明

图1是示出实施方式1的马达驱动系统的结构的框图。

图2是示出马达的结构例的剖视图。

图3是示出马达的转子铁芯的详细结构例的剖视图。

图4是示出起动处理的例子的流程图。

图5是示出各部的动作的例子的图。

图6是示出各部的动作的例子的图。

图7是示出各部的动作的例子的图。

图8是示出惯性、负载和起动的成功与否的例子的图。

图中：

1…马达、2…速度传感器、3…计时器、4…速度比较部、5…开关控制器、6、7、8…开关、11…定子、12…转子、13…轴、20…转子铁芯、21、22、23、24…磁通屏障、31、32…桥。

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的实施方式进行详细说明。

＜实施方式1>

实施方式1是将本发明应用于驱动同步磁阻马达的马达驱动系统的实施方式，图1是示出本实施方式的马达驱动系统的结构例的框图。

该马达驱动系统具备：作为驱动对象的同步磁阻马达(马达)1；检测马达1的转速的速度传感器2；测量预定时间的计时器3；以及将速度传感器2检测出的转速和规定速度进行比较的速度比较部4。另外，该马达驱动系统具备：进行开关6、7、8的控制的开关控制器5；切换从外部供给的三相(U相、V相、W相)的电源电压的供给的开关(SW_S)6；将马达1的线圈切换为Y连接的开关(SW_Y)7；将马达1的线圈切换为Δ连接的开关(SW_Δ)8。

图2是示出马达1的结构例的剖视图。另外，该图2示出4极的马达1的例子。另外，图2示出马达1的与轴垂直的剖面。

该马达1是内转子型马达，具备产生磁场(旋转磁场)的环状定子11和设置在该定子11的内侧的转子12。在定子11设有产生磁场的多个例如三相的线圈。线圈的卷绕方法在本实施方式中示出为分散绕组，但也可以是集中绕组。另外，转子12具备轴13和转子铁芯20。转子12与轴13一起旋转。

图3是示出转子铁芯20的详细结构例的剖视图。另外，该图3也示出同步磁阻马达的与轴13垂直的剖面。

转子铁芯20通过将图3所示的形状的硅钢板等薄板状的磁性体层叠为筒状而构成，并安装在轴13上。在转子铁芯20按各每个极设有在q轴方向(在该情况下为转子铁芯20的半径方向)上配置的多个磁通屏障21、22、23、24。

为了确保转子铁芯20的强度，在磁通屏障22、23上并在q轴方向上设有肋状的桥31、32。各桥31、32的与q轴垂直的方向的宽度如后所述，考虑向磁通屏障注入熔融的铝、铜等非磁性导体时的强度，优选为1～2mm或比其大。另外，各个桥31、32在各个磁通屏障22、23的中心(q轴上)设置一个，但也可以将多个桥设置在一个磁通屏障上。

构成转子铁芯20的薄板状的磁性材料能够通过基于冲压的冲裁加工容易地制造。另外，转子铁芯20是在将薄板状的磁性材料层叠为筒状后，在磁通屏障部分注入熔融的铝、铜等非磁性导体而形成的。由此，使转子铁芯20的机械强度增加。

另外，在转子铁芯20的轴向的两端设有环状的导体。该导体可以与注入到磁通屏障部分的导体一起形成。

如上所述构成的磁通屏障部分的导体和环状的导体与感应笼型感应电机的转子同样地发挥功能，在旋转磁场中产生感应转矩。

具有这种结构的转子的磁阻马达有时被称为直接在线同步磁阻马达(direct-on-line synchronous reluctance motor：直列同步磁阻电机)，但在本实施方式中，仅称为同步磁阻马达。

以下，对如上所述构成的马达驱动系统中的起动处理进行说明。

图4是示出起动本实施方式中的马达的起动处理的例子的流程图。

在进行马达1的起动时，开关控制器5首先在S1中使开关7为闭合状态，使开关8为断开状态，将马达1的线圈切换为Y连接，闭合开关6并向马达1提供电源电压，起动马达1。

在接下来的S2中，开关控制器5判定马达1的线圈当前是否为Y连接，如果是Y连接则进入S3，如果不是Y连接则进入S8。

在S3中，开关控制器5从速度比较部4取得比较结果(速度信息)。

在接下来的S4中，开关控制器5根据来自速度比较部4的比较结果，判定马达1的当前速度是否在额定的预定范围外(例如±5％外)，如果在额定的±5％外则进入S6，如果不在额定的±5％外则进入S5。

在S5中，开关控制器5判定成为Y连接之后的时间是否经过了预定的时间(例如t1)，如果经过了则起动成功，结束起动处理，如果没有经过则返回到S3。

另一方面，在S4中判定为马达1的当前速度在额定的±5％之外的情况下，进入S6，开关控制器5判定成为Y连接之后的时间是否经过了预定的时间(例如t2)。该t2的值例如大于0，能够为马达的预测起动时间的1/3以内左右。另外，t2的值例如根据马达1等的惯性和负载的大小中的至少一方来设定。

如果成为Y连接之后的时间经过了t2，则开关控制器5进入S7，使开关7为断开的状态，使开关8为闭合的状态，将马达1的线圈切换为Δ连接，返回S2。若成为Y连接之后的时间未经过t2，则开关控制器5返回S3。

根据至此的处理，在本实施方式中，在使马达1的线圈为Y连接而起动后，在预定时间(t2)以内马达1的速度不在额定的±5％以内的情况下，或将马达1的线圈切换为Δ连接。

在将马达1的线圈切换为Δ连接后执行的S2中，开关控制器5判断为不是Y连接而进入S8。

在S8中，开关控制器5从速度比较部4取得比较结果(速度信息)。

在接下来的S9中，开关控制器5根据来自速度比较部4的比较结果，判定马达1的当前速度是否在额定的±5％内，如果在额定的±5％内则进入S10，如果不在额定的±5％内则进入S12。

在S10中，开关控制器5判定成为Δ连接之后的时间是否经过了t1，如果经过了t1，则进入S11。

在S11中，开关控制器5使开关7为闭合状态，使开关8为断开状态，将马达1的线圈切换为Y连接，返回到S2。如果成为Δ连接之后的时间没有经过t1，则开关控制器5返回到S8。

根据至此的动作，在将马达1的线圈切换为△接线后，在马达1的当前速度成为额定的±5％内之后经过了t1的情况下，开关控制器5将马达1的线圈切换为Y接线。

如上所述，在S9中，在马达1的当前速度不在额定的±5％内的情况下，开关控制器5进入S12，判定成为Δ连接之后的时间是否经过了t2，如果没有经过，则返回S8。如果成为Δ连接之后的时间经过了t2，则开关控制器5判定为起动失败，使开关6和开关8断开，结束起动处理。

由此，在起动失败的情况下，能够使马达1的驱动停止。

图5是示出惯性比较小的情况下的本实施方式的马达驱动系统的各部分的动作的例子的图。在图5中，开关6和开关7在t0接通(连接)，即使经过t1也维持接通状态。另外，开关8在t0为断开，断开的状态即使经过t1也持续。马达1的线圈从t0成为Y连接。

在该情况下，在使马达1的线圈为Y连接之后经过t1之前，马达1的转速成为额定的±5％内，因此不进行向Δ连接的切换，在经过t1后，结束起动处理，转移到稳定运转。

图6是示出惯性为中等程度的情况下的本实施方式的马达驱动系统的各部分的动作的例子的图。在图6中，开关6在t0接通(连接)，即使经过t2和t2+t1也维持接通状态。开关7在t0接通，在t2断开，在t2+t1接通。开关8在t0断开，在t2时接通，在t2+t1时断开。马达1的线圈从t0到t2为Y连接，从t2到t2+t1为Δ连接。

在这种情况下，从使马达1的线圈为Y连接起直到经过t2为止，马达1的转速在额定的±5％之外，因此在经过t2后切换为Δ连接，之后直到经过t1为止(直到成为t2+t1为止)的期间，转速在额定的±5％之内，因此在经过t1时(成为t2+t1)切换为Y连接。进而，在经过t1后(成为t2+2t1)，结束起动处理，转移到稳定运转。

图7是示出惯性比较大的情况下的本实施方式的马达驱动系统的各部分的动作的例子的图。在图7中，开关6在t0接通，在达到2t2时断开。开关7在t0接通，在t2断开，即使经过2t2也维持断开。开关8在t0断开，在t2接通，在2t2断开。马达1的线圈从t0到t2为Y连接，从t2到2t2为Δ连接。

在这种情况下，从使马达1的线圈为Y连接之后到经过t2为止，马达1的转速在额定的±5％之外，因此在经过t2后切换为Δ连接，但之后即使经过t2(即使成为2t2)转速也不在额定的±5％内，因此判定为起动失败，结束起动处理，使马达1停止。

图8是示出以往的马达驱动系统和本实施方式的马达驱动系统中的惯性、负载和起动成功与否的例子的图。

用实线示出的是以往的马达驱动系统中的惯性、负载和起动的成功与否的例子，用虚线示出的是本实施方式的马达驱动系统中的惯性、负载和起动的成功与否的例子。

在现有的马达驱动系统中，在区域1的范围内马达的起动成功。因此，在区域2和区域3的范围中起动失败。

与此相对，在本实施方式的马达驱动系统中，在区域1和区域2的范围内马达的起动成功。

因此，在本实施方式中，即使在马达或负载等的惯性大的情况下，也能够提高起动的可靠性。

＜变形例>

另外，在上述S3中也可以是，算出马达1的转速的上升率，在上升率为预定阈值以上的情况下，不切换为Δ连接。在上升率为预定的阈值以上的情况下，即，在惯性较小、马达1的起动较快的情况下，成为上述的图5所示的状态，因此通过不进行切换为Δ连接的判断，能够降低处理负载。

Claims

1.一种马达的起动方法，该马达具有定子和转子，其特征在于，

将所述定子的励磁线圈作为Y连接进行起动；

在预定时间(t2)内所述转子速度不在自额定的预定范围内的情况下，将所述励磁线圈切换为Δ连接；

在所述转子的转速在自额定的预定范围内的情况下，将所述励磁线圈切换为Y连接。

2.根据权利要求1所述的马达的起动方法，其特征在于，

所述马达是磁阻马达。

3.根据权利要求1或2所述的马达的起动方法，其特征在于，

在将所述励磁线圈切换为Δ连接后，在预定时间(t2)内所述转子的速度不在自额定的预定范围内的情况下，判定为所述马达的起动失败。

4.根据权利要求3所述的马达的起动方法，其特征在于，

所述预定范围是所述马达的额定转速即速度的正负5％的范围。

5.根据权利要求3或4所述的马达的起动方法，其特征在于，

所述预定时间(t2)根据所述马达的惯性和负载的大小中的至少一方来设定。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的马达的起动方法，其特征在于，

所述预定时间(t2)大于0且为所述马达的预测起动时间的1/3以内。