摘要：為了研究簡(jiǎn)單有效軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)特點(diǎn)，在軸向線圈局部磁網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上對(duì)軸向勵(lì)磁繞組的反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行了分析，導(dǎo)出雙側(cè)繞組反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速和電機(jī)位置的關(guān)系式。為實(shí)現(xiàn)該電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上提出了新的位置測(cè)量方案，在無(wú)位置傳感器的前提下，能夠快速確定電機(jī)實(shí)際位置。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真證明：該方法具有運(yùn)算量小、無(wú)需電機(jī)具體參數(shù)、受徑向電流影響小及抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制。

0 引言

軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)是在永磁感應(yīng)子式電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。永磁感應(yīng)子式電動(dòng)機(jī)磁通的軸向分布不一致，離永磁體越遠(yuǎn)的地方磁密越低，限制了鐵心出力，不利于這種電機(jī)作為功率元件應(yīng)用，而軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)在永磁感應(yīng)子式電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上配置一套軸向勵(lì)磁線圈可以解決磁通在軸向分布不_致的問(wèn)題。為改善電機(jī)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，需要閉環(huán)控制"。而傳統(tǒng)的傳感器以光電傳感器為主，不僅給安裝帶來(lái)困難，而且成本也更昂貴。本文中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸向線圈中也產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)包含電機(jī)位置信息，為該電機(jī)的位置傳感提供了可能。對(duì)此電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，為軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)的動(dòng)態(tài)位置傳感提供新的檢測(cè)方法。

1電機(jī)軸向勵(lì)磁繞組電動(dòng)勢(shì)所含位置信息分析根據(jù)電機(jī)結(jié)構(gòu)，建立磁網(wǎng)絡(luò)模型，該電機(jī)為三相6極結(jié)構(gòu)，由于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，可將狀態(tài)相同的極合并，簡(jiǎn)化的等效磁路結(jié)構(gòu)。為便于分析和計(jì)算，作如下假設(shè)：

1)忽略磁路飽和的影響，磁路為線性；

2)忽略定、轉(zhuǎn)子鐵心的磁壓降，只考慮氣隙和永磁體的磁導(dǎo)；

3)不計(jì)磁滯和渦流效應(yīng)；

4)不計(jì)定子極問(wèn)和端部磁漏；

5)不計(jì)永磁體回路的漏磁。

2 電機(jī)軸向勵(lì)磁線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仿真與實(shí)驗(yàn)通表數(shù)據(jù)仿真，可得到該電機(jī)的軸向線圈的電動(dòng)勢(shì)，電機(jī)徑向勵(lì)磁線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和軸向線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。粗線為徑向線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，細(xì)線為軸向線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形，為便于觀察將此波形的幅值增大3倍，仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)波形相符。通過(guò)構(gòu)建電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)進(jìn)行SPWM控制，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)后測(cè)量軸向線圈電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)可知，徑向繞組電流對(duì)雙側(cè)軸向勵(lì)磁線圈反電動(dòng)勢(shì)之和的相位影響很小，因此該信號(hào)可以反應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置。且由于12次諧波在一個(gè)周期內(nèi)，有24個(gè)過(guò)零點(diǎn)，因此分辨率較高，可以應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。

3 結(jié)論

本文從特定電機(jī)的磁導(dǎo)計(jì)算出發(fā)，在軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)的磁場(chǎng)模型的基礎(chǔ)上研究得出以下結(jié)論：

1)軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)的軸向勵(lì)磁線圈的反電動(dòng)勢(shì)中含有該電機(jī)位置信息，這些波形即包含3次諧波，又包含高次次諧波，波形較復(fù)雜，相位受徑向線圈電流影響大，獲得實(shí)際電機(jī)位置運(yùn)算復(fù)雜。

2)實(shí)驗(yàn)與仿真證明軸徑向氣隙混合磁路多邊耦合調(diào)速電機(jī)兩側(cè)軸向勵(lì)磁線圈的反電動(dòng)勢(shì)之和中以12次諧波為主，通過(guò)處理該信號(hào)可以相對(duì)簡(jiǎn)單地獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際位置。

3)本文提出的電機(jī)位置檢測(cè)方法并不需要知道電機(jī)的準(zhǔn)確參數(shù)，因此受電機(jī)參數(shù)變化影響小，抗干擾能力強(qiáng)