一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为2×3相或3×2相或2×2相结构，包含如下步骤：接收正转或反转启动指令；检测转子位置；执行正转换相工作循环或反转换相工作循环，定子铁芯间轮流换相。所述方法中，2×3相和3×2相结构电机通过定子铁芯间轮流换相实现6相控制；2×2相结构电机通过定子铁芯间轮流换相实现4相控制；由于增加了相数，并且不减少作用极数，换相过程中每一相关断角得以提前，电机运行更加平滑，从而改善了转矩脉动和噪声，主要应用在开关磁阻电机领域。
【专利说明】
一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及开关磁阻电机控制方法领域，尤其涉及一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法。
【背景技术】
[0002]目前的开关磁阻电机主要存在转矩脉动和噪声的问题，从结构上分析有其必然原因，以最常用的3相开关磁阻电机为例，转子凸极从作用位置到对齐定子凸极位置，切向作用力从大值变化到零，径向作用力从小值变化到最大值，切向作用力幅值变化主要影响转矩脉动，径向作用力幅值变化主要影响噪音，特别低速时，转子凸极工作末端更接近与定子凸极对齐位置，此时两种作用力幅值变化最大，从而导致脉动和噪声最大，由此可知，从结构上解决问题的办法是:尽可能让转子凸极工作末端远离与定子凸极对齐位置，即尽可能让关断角提前。针对开关磁阻电机存在转矩脉动和噪声的问题，公知的可以通过增加相数来改善。目前的开关磁阻电机主要是周向布相，理论上可以有2相、3相、4相、…、q相，q为自然数，2相开关磁阻电机具有最多作用极数，作用极数是定子铁芯凸极数的1/2，但不能任意位置启动和正反转，3相开关磁阻电机具有较多的作用极数，作用极数是定子铁芯凸极数的1/3，可以在任意位置启动和正反转，更多的相数意味着作用极数的减少，必将牺牲电机扭矩和效率，周向布相决定了电机不能任意增加相数，因此笔者设计了周向轴向混合布相开关磁阻电机，如专利申请号为“CN 2016204654682”所述的一种周向轴向混合布相开关磁阻电机，通过多个q相定子铁芯错位安装或转子铁芯错位安装便可以实现成倍增相，但相数过多也会导致控制元件增多，这其中相对简单和有效的结构是2 X 3相、3 X 2相和2 X 2相结构混合布相开关磁阻电机。由于现有技术只有关于单铁芯开关磁阻电机的控制方法，以3相开关磁阻电机为例，相绕组定义为A相、B相、C相，换相工作循环即为“A—B—C—A”或“A—B—C—A”，目前尚没有关于周向轴向混合布相开关磁阻电机的控制方法。因而设计一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，也是急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0003]为了改进现有技术的不足和实现新技术的功能，本发明的目的是提供一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，该方法能够实现周向轴向混合布相开关磁阻电机的运行控制功能，从而改善开关磁阻电机转矩脉动和噪声。
[0004]本发明为解决其技术问题而采用的第一种技术方案是:一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为2X3相结构，两个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相、Cl相和A2相、B2相、C2相，包含如下步骤:接收正转或反转启动指令;检测转子位置;执行正转换相工作循环“Al、A2—A2、B2—B2、C1—C1、C2—C2、A1—A1、A2” 或反转换相工作循环 “Al、A2—A2、B1—B1、B2—B2、C1—Cl、C2—C2、A1—Al、A2”，两个定子铁芯轮流换相，电机便能正常运转。
[0005]本发明为解决其技术问题而采用的第二种技术方案是:一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为3X2相结构，三个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相和A2相、B2相和A3相、B3相，包含如下步骤:接收正转或反转启动指令;检测转子位置;执行正转换相工作循环“Al、B2—B2、A3—A3、A2—A2、B3—83、厶1—八1、82”或反转换相工作循环11、82—82^3—八3、81—81^2—八2、83—83^1—八1、B2”，三个定子铁芯轮流换相，电机便能正常运转。
[0006]进一步的，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，转子凸极数为n，2X3相或3 X 2相组合成6相后步进角为60° /n，每一相关断角定义为0Qff，则60° /n<0off^12O° /η;相对于单铁芯3相开关磁阻电机关断角0Qff >120°/n，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机关断角得以提前;相对于单铁芯2相开关磁阻电机存在死角无法实现任意位置启动，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机关断角 < 死角=180°/n，可实现任意位置启动。
[0007]进一步的，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，检测转子位置数量至少为6个，检测步进角为60° /η。
[0008]本发明为解决其技术问题而采用的第三种技术方案是:一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为2X2相结构，两个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相和Α2相、Β2相，包含如下步骤:接收正转或反转启动指令;检测转子位置;执行正转换相工作循环“Α1—Β24Β14Α2—ΑΓ或反转换相工作循环“Al—Β2—Β1—Α2—ΑΓ，两个定子铁芯轮流换相，电机便能正常运转。
[0009]进一步的，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，转子凸极数为k，2X2相组合成4相后步进角为90° /k，每一相关断角定义为0Qff，则90° /k< 0off^135° /k;相对于单铁芯2相开关磁阻电机存在死角无法实现任意位置启动，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机关断角 < 死角=180°/k，可实现任意位置启动。
[0010]进一步的，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，检测转子位置数量至少为4个，检测步进角为90° /k。
[0011 ]本发明的原理是:所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，2 X 3相结构电机和3 X 2相结构电机通过定子铁芯间轮流换相实现6相控制；2 X 2相结构电机通过定子铁芯间轮流换相实现4相控制；由于增加了相数，并且不减少作用极数，换相过程中每一相关断角得以提前，电机运行更加平滑，从而改善了转矩脉动和噪声。
[0012]本发明的有益效果是:增加了相数，并且不减少作用极数，换相过程中每一相关断角得以提前，电机运行更加平滑，从而改善了转矩脉动和噪声。
【附图说明】
[0013]图1是本发明第一实施例的步骤示意图。
[0014]图2是本发明第一实施例的功能模块示意图。
[0015]图3是本发明第二实施例的步骤示意图。
[0016]图4是本发明第二实施例的功能模块示意图。
[0017]图5是本发明第三实施例的步骤示意图。
[0018]图6是本发明第三实施例的功能模块示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[°02°]在图1、图2所不的第一实施例中，一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为2X3相结构，两个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相、Cl相和A2相、B2相、C2相，包含如下步骤:电机控制器接收正转或反转启动指令;转子位置传感器检测转子位置，并将转子位置信息实时反馈给电机控制器；电机控制器根据转子位置信息发出正转换相工作循环指令或反转换相工作循环指令，电机控制器输出通电相电流，电机执行正转换相工作循环11^24六2、81481、82482、(:14(:1丄2402^14八1、A2”或反转换相工作循环“Al、A2—A2、B1—B1、B2—B2、C1—Cl、C2—C2、A1—Al、A2”，两个定子铁芯轮流换相，电机便能正常运转。
[0021]在图3、图4所示的第二实施例中，一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为3X2相结构，三个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相和A2相、B2相和A3相、B3相，包含如下步骤:电机控制器接收正转或反转启动指令；转子位置传感器检测转子位置，并将转子位置信息实时反馈给电机控制器；电机控制器根据转子位置信息发出正转换相工作循环指令或反转换相工作循环指令，电机控制器输出通电相电流，电机执行正转换相工作循环11、82482)3443、81481^2442、83483)14A1、B2” 或反转换相工作循环 “A1、B2—B2、A3—A3、B1—B1、A2—A2、B3—B3、A1—A1、B2”，三个定子铁芯轮流换相，电机便能正常运转。
[0022]在图1、图2、图3、图4所示的实施例中，转子凸极数n=8，，2 X 3相或3 X 2相组合成6相后步进角为7.5°，每一相关断角定义为0避，则7.5°<0避彡15° ;相对于单铁芯3相开关磁阻电机0Qff >15°，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机关断角得以提前;相对于单铁芯2相开关磁阻电机存在死角无法实现任意位置启动，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机关断角<死角=22.5°，可实现任意位置启动。
[0023]在图1、图2、图3、图4所示的实施例中，转子凸极数n=8，检测转子位置数量至少为6个，检测步进角为7.5°。
[0024]在图5、图6所不的第二实施例中，一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为2X2相结构，两个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相和A2相、B2相，包含如下步骤:电机控制器接收正转或反转启动指令;转子位置传感器检测转子位置，并将转子位置信息实时反馈给电机控制器；电机控制器根据转子位置信息发出正转换相工作循环指令或反转换相工作循环指令，电机控制器输出通电相电流，电机执行正转换相工作循环“Al—B2—BI—A2—Al”或反转换相工作循环“Al—B2—BI—A2—Al”，两个定子铁芯轮流换相，电机便能正常运转。
[0025]在图5、图6所示的实施例中，转子凸极数k=10，2X2相组合成4相后步进角为9°，每一相关断角定义为Qciff，则9° < 0off^l3.5° ;相对于单铁芯2相开关磁阻电机存在死角无法实现任意位置启动，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机关断角 < 死角=18°，可实现任意位置启动。
[0026]在图5、图6所示的实施例中，转子凸极数k=10，检测转子位置数量至少为4个，检测步进角为9°。
[0027]本发明实施例的原理是:所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，2X 3相结构电机和3 X 2相结构电机通过定子铁芯间轮流换相实现6相控制；2 X 2相结构电机通过定子铁芯间轮流换相实现4相控制；由于增加了相数，并且不减少作用极数，换相过程中每一相关断角得以提前，电机运行更加平滑，从而改善了转矩脉动和噪声。
[0028]本发明实施例的有益效果是:由于增加了相数，并且不减少作用极数，换相过程中每一相关断角得以提前，电机运行更加平滑，从而改善了转矩脉动和噪声。
[0029]以上所述仅是本发明优选的实施方式的描述，应当指出由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体方法，对于本领域普通的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为2X 3相结构，两个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相、Cl相和A2相、B2相、C2相，其特征在于包含如下步骤:接收正转或反转启动指令;检测转子位置;执行正转换相工作循环“Al、A2—A2、B1—B1、B2—B2、C1—C1、C2—C2、A1—A1、A2” 或反转换相工作循环 “Al、A2—A2、B1—B1、B2—B2、C1—C1、C2—C2、A1—A1、A2”，两个定子铁芯轮流换相。2.—种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为3 X2相结构，三个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相和A2相、B2相和A3相、B3相，其特征在于包含如下步骤:接收正转或反转启动指令;检测转子位置;执行正转换相工作循环“Al、B2—B2、A3—A3、B1—B1、A2—A2、B3—B3、A1—A1、B2” 或反转换相工作循环 “Al、B2—B2、A3—A3、B1 —B1、A2—A2、B3—B3、Al —Al、B2”，三个定子铁芯轮流换相。3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，其特征在于:所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，转子凸极数为n，2X3相或3X 2相组合成6相后步进角为60° /n，每一相关断角定义为0Qff，则60° /n<0off^12O° /η。4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，其特征在于:所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，检测转子位置数量至少为6个，检测步进角为60°/η。5.—种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，所述周向轴向混合布相开关磁阻电机为2 Χ2相结构，两个定子铁芯相绕组分别定义为Al相、BI相和Α2相、Β2相，其特征在于包含如下步骤:接收正转或反转启动指令;检测转子位置;执行正转换相工作循环“Α1—Β2—BI—Α2—Al”或反转换相工作循环“Al—Β2—BI—Α2—Al”，两个定子铁芯轮流换相。6.根据权利要求5所述的一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，其特征在于:所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，转子凸极数为k，2X2相组合成4相后步进角为90°/^，每一相关断角定义为0。打，则90°八<0。打彡135°/^07.根据权利要求5所述的一种周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法，其特征在于:所述周向轴向混合布相开关磁阻电机控制方法中，检测转子位置数量至少为4个，检测步进角为90°/k。
【文档编号】H02P25/08GK105915151SQ201610404573
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月10日
【发明人】顾志强, 李运忠
【申请人】顾志强