CN1301587C - 一种开关磁阻伺服电动机控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种开关磁阻伺服电动机控制方法，采用简单而坚固的无刷、无绕组、无永久磁体的开关磁阻电机转子结构，用循环通电方法对定子绕组供电，并给定通电次数，对开关磁阻伺服电动机定子绕组循环通电来实现开关磁阻伺服电动机控制，无需检测转子位置，使开关磁阻伺服电动机转子以一定圆周角度位置正循环或反循环旋转，可用于不同相数、结构的开关磁阻伺服电动机系统，其方法简单，结构简化，成本低，系统可靠性高，容错能力强，动态响应快，具有广泛的实用性。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种开关磁阻伺服电动机控制方法，尤其适用于各种相数、结构的开关磁阻伺服电动机。
二、背景技术
伺服电动机系统正朝着高可靠性、高精度、响应快、智能化、数字化的方向发展，研发新型的高可靠性、数字化、智能化、高精度伺服电动机系统，已成为电气伺服传动领域前沿性创新研究工作的最新发展趋势和重要方向。传统的直流力矩电机(低速直流伺服电机)结构较复杂、转子惯量大、维护要求高，且单位容量体积大，难以满足负载空间位置的限制。与同体积的直流伺服电机相比，交流伺服电机启动转矩小，若计及负载的惯量，交流伺服电机系统的动态响应比直流伺服电机系统的慢；永磁式无换向器电动机与电励磁式无换向器电动机结构上和制造工艺上均比步进电动机复杂。而步进电动机系统现在一般采用转子位置开环控制，存在着转子定位精度不高。转子位置闭环控制是开关磁阻电动机系统的基本特征，目前通常是在电机的非轴伸出端设置转子位置传感器，向控制器提供转子位置信息。传统的位置传感器主要有光电式、电磁式、磁敏式等。由于转子位置传感器的存在使开关磁阻电动机结构复杂、系统可靠性降低。
三、技术内容
1.发明目的
鉴于已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种结构简单，系统可靠性高，无需转子位置传感器的开关磁阻伺服电动机转子旋转控制方法。
2.技术方案
本发明开解决其技术问题所采用的技术方案是：采用简单而坚固的无刷、无绕组、无永久磁体的开关磁阻电机转子结构，对定子绕组循环通电来实现开关磁阻伺服电动机无位置传感器控制方法，设定转子定位的初始位置，给定通电次数，先进行一次单相通电，然后进行一次两相同时通电，对开关磁阻伺服电动机定子绕组循环通电，无需检测转子位置，使开关磁阻伺服电动机的转子以一定圆周角度位置正循环或反循环旋转。对开关磁阻伺服电动机定子绕组循环通电的具体方式为：a.实施一轮正循环通电，首先保证通电相定子绕组中的电流大小相同，先对A相定子绕组通一次电，再对A相、B相定子绕组同时通一次电，使开关磁阻伺服电动机的转子从初始位置正循环(逆时针)旋转二分之一步距角，以此往下循环通电，对B相定子绕组通一次电，再对B相、C相定子绕组同时通一次电，然后对C相定子绕组通一次电，再对C相、A相定子绕组同时通一次电，然后再对A相定子绕组通一次电，完成一轮对所有相定子绕组正循环通电，转子从初始位置正循环旋转一个齿距角位置；b.实施一轮反循环通电，首先保证通电相定子绕组中的电流大小相同，先对A相定子绕组通一次电，再对A相、C相定子绕组同时通一次电，使开关磁阻伺服电动机的转子从初始位置反循环(顺时针)旋转二分之一步距角，接着对C相定子绕组通一次电，再对C相、B相定子绕组同时通一次电，然后对B相定子绕组通一次电，再对B相、A相定子绕组同时通一次电，然后再对A相定子绕组通一次电，完成一轮对所有相定子绕组反循环通电，转子从初始位置反循环旋转一个齿距角位置。实施若干轮次正循环通电，转子即可从初始位置逆时针旋转至所需圆周角度位置，若再实施若干轮次反循环通电，转子即可实现回程。实施若干轮次反循环通电，转子可从初始位置顺时针旋转至所需圆周角度位置，若再实施若干轮次正循环通电，转子即可实现回程。
3.技术效果
本发明开一种关磁阻伺服电动机控制方法，最适用于各种相数、结构的开关磁阻伺服电动机。采用简单而坚固的无刷、无绕组、无永久磁体的开关磁阻电机转子结构，无需检测转子位置，对开关磁阻伺服电动机定子绕组循环通电来实现开关磁阻伺服电动机控制，可使开关磁阻伺服电动机的转子旋转一定圆周角度位置，实现伺服运行，其方法简单，结构简化，系统具有较高的运行可靠性和容错能力，动态响应快，成本低，具有广泛的实用性。
四、附图说明
附图是本发明循环通电时转子位置示意图。
五、具体实施方式
下面将结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
本发明开关磁阻伺服电动机无位置传感器控制方法，采用简单而坚固的无刷、无绕组、无永久磁体的开关磁阻电机转子结构，对开关磁阻伺服电动机定子1绕组循环通电，设定转子2定位在初始位置，给定通电次数，无需检测转子位置，使开关磁阻伺服电动机的转子2以一定圆周角度正循环或反循环旋转。
以三相12/8结构开关磁阻电动机为例，对开关磁阻伺服电动机定子1绕组循环通电，设定转子2定位的初始位置，设定转子2凸极a中心线与定子1A相凸极纵向中心线重合的位置为初始位置0°，如图所示。也可以设定转子2凸极a中心线与定子1A相凸极横向中心线重合的位置为初始位置0°，或其它位置。保证通电相定子1绕组中的电流大小相同，实施一轮对所有相定子绕组正循环通电，即：A→AB→B→BC→C→CA→A，转子2可从初始位置逆时针旋转45°圆周角度位置。再实施一轮对所有相定子绕组反循环通电，即：A→AC→C→CB→B→BA→A，转子2即可顺时针旋转回程至原位。实施一轮对所有相定子绕组反循环通电，即：A→AC→C→CB→B→BA→A，转子2可从初始位置顺时针旋转45°圆周角度位置。再实施一轮对所有相定子绕组正循环通电，即：A→AB→B→BC→C→CA→A，转子2即可逆时针旋转回程至原位。给定正循环通电轮次数，对开关磁阻伺服电动机定子1绕组实施若干轮次A→AB→B→BC→C→CA→A正循环通电，就可以使开关磁阻伺服电动机的转子2逆时针旋转所需圆周角度位置，若再实施若干轮次A→AC→C→CB→B→BA→A反循环通电，转子2即可实现回程；或给定反循环通电轮次数，对开关磁阻伺服电动机定子1绕组实施若干轮次A→AC→C→CB→B→BA→A反循环通电，亦可使开关磁阻伺服电动机的转子2顺时针旋转所需圆周角度位置；若再实施若干轮次A→AB→B→BC→C→CA→A正循环通电，转子2亦可实现回程。
对开关磁阻伺服电动机定子1绕组循环通电的具体操作方法：首先保证通电相定子1绕组中的电流大小相同，实施A→AB通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子旋转7.5°；实施A→AB→B通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子旋转15°；实施A→AB→B→BC→C通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子旋转30°；实施一轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子旋转45°；实施二轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转90°；实施三轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转135°；实施四轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转180°；实施五轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转225°；实施六轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转270°；实施七轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转315°；实施八轮循环通电，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转360°，以此类推，可以使开关磁阻伺服电动机的转子2旋转一定角度位置。需要回程时，反向操作即可。
Claims (4)
1.一种开关磁阻伺服电动机控制方法，其特征在于：采用简单而坚固的无刷、无绕组、无永久磁体的开关磁阻电机转子结构，设定转子(2)定位的初始位置，给定通电次数，先进行一次单相通电，然后进行一次两相同时通电，对开关磁阻伺服电动机定子(1)绕组循环通电，无需检测转子位置，使开关磁阻伺服电动机的转子(2)以一定圆周角度位置正循环或反循环旋转。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻伺服电动机控制方法，其特征在于：所述对开关磁阻伺服电动机定子(1)绕组循环通电的具体方式为：
a.实施一轮正循环通电，首先保证通电相定子(1)绕组中的电流大小相同，先对A相定子绕组通一次电，再对A相、B相定子绕组同时通一次电，使开关磁阻伺服电动机的转子(2)从初始位置正循环(逆时针)旋转二分之一步距角，以此往下循环通电，对B相定子绕组通一次电，再对B相、C相定子绕组同时通一次电，然后对C相定子绕组通一次电，再对C相、A相定子绕组同时通一次电，然后再对A相定子绕组通一次电，完成一轮对所有相定子绕组正循环通电，转子(2)从初始位置正循环旋转一个齿距角位置；
b.实施一轮反循环通电，首先保证通电相定子(1)绕组中的电流大小相同，先对A相定子绕组通一次电，再对A相、C相定子绕组同时通一次电，使开关磁阻伺服电动机的转子(2)从初始位置反循环(顺时针)旋转二分之一步距角，接着对C相定子绕组通一次电，再对C相、B相定子绕组同时通一次电，然后对B相定子绕组通一次电，再对B相、A相定子绕组同时通一次电，然后再对A相定子绕组通一次电，完成一轮对所有相定子绕组反循环通电，转子(2)从初始位置反循环旋转一个齿距角位置。
3.根据权利要求1或2所述的开关磁阻伺服电动机控制方法，其特征在于：实施若干轮次正循环通电，转子(2)可从初始位置逆时针旋转至所需圆周角度位置，若再实施若干轮次反循环通电，转子(2)即可实现回程。
4.根据权利要求1或2所述的开关磁阻伺服电动机控制方法，其特征在于：实施若干轮次反循环通电，转子(2)可从初始位置顺时针旋转至所需圆周角度位置，若再实施若干轮次正循环通电，转子(2)即可实现回程。
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