[發明專利]一種永磁無刷電機的一體化自適應磁通分流擴速方法

有效

• 申請號: 201010131065.1
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101789735B
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 楊荷
• 申請（專利權）人: 楊荷
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳干權

技術領域

本發明涉及永磁無刷電機，具體的說是一種永磁無刷電機的一體化自適應磁通分流擴速方法。?

背景技術

現有技術和產品中，用于電動車的電機主要有感應電機(IM)，永磁無刷電機(PM)和開關磁阻電機(SRM)，相對于感應電機和開關磁阻電機。其中永磁電機結構緊湊，體積小，功率大，效率高，技術成熟，因此現有的電動自行車和輕便電動摩托車幾乎都采用了永磁無刷電機。?

但這種電機由于使用永磁體勵磁，難以調整電機磁通量，因此全功率調速范圍窄，對于實際的使用工況變化范圍需要更多的功率儲備，這是很不經濟的，參見見圖1。?

圖中a-b-c為永磁電機特性曲線，a-b-d-e為理想的車輛動力特性曲線，前段a-b為等扭矩段，b-d-e段是等功率段，是雙曲線P＝Tm×ω。曲線上各點坐標的乘積就是功率P＝Tm×ω，等于左下則的面積。圖中可見，永磁電機的速度范圍很窄，調速比ω₂/ω₁低，比基準速度ω₁高不了多少，且速度增加時功率急劇下降。而理想的特性是調速比為基速ω₁的2倍以上或更多。圖中ω₂是對應阻力矩時勻速行駛的最高速度。因此如果能使電機的特性接近理想動力特性，則電機功率不變的情況下，速度可以達到基速ω₁的2倍或更多。?

為了解決這個問題，人們嘗試了許多方法，目前為止，所知為解決此問題的方法主要有以下3類：?

1、傳統方法。通過另外設置機械式變速機構來彌補電機的不足，雖可以使整車達到要求的運行效果，這種純機械方法，電機沒變化，也無創新，由于必須保留變速箱、離合器等，制動器、單向器等，結構復雜，成本高。?

2、弱磁控制技術。通過在控制器中用程序指令控制電機通電相位(矢量控制)，產生同主磁通方向相反的磁場分量的方式減弱主磁通φ從而提高電機的轉速，因為電機的轉速同磁通量φ成反比。這種技術是當前熱點，多用于磁極內嵌的永磁無刷同步電機，用于普通隱極式永磁無刷電機效果較差。?

3、復合轉子和改變磁通路徑的方法(參件本文后對比資料《永磁同步電動機弱磁擴速概況》李春艷，寇寶泉，程樹康。中圖分類號：TM341文獻標識碼：A文章編號：1004-7018(2008}01-0058-03)?

上述方法各有特點，實際也都在使用，都有不足。?

發明內容

本發明的目地在于克服現有技術的不足，提出一種新的調整永磁電機磁通量φ的方法，它既不需要增加變速箱、離合器等，也不需要復雜的控制和昂貴的功率電子開關，又不同于復合轉子，僅在電機內部增加幾個機械零件，就可以實現自適應連續增量調速，實現良好的驅動特性。?

為實現上述目的，設計一種永磁無刷調速電機的一體化自適應磁通分流擴速方法，首先包括轉子和定子，其特征在于永磁無刷調速電機的控制器接受操作指令產生確定的電壓和3相驅動電流輸出，驅動轉子旋轉，由于電機定轉子結構和繞組已經固定，電機的輸出狀態也是確定的，其中轉速ω∝1/φ，扭矩T∝φ，功率P₂＝T×ω，電機啟動后，速度按dω/dt＝(Tm-Tr)/J的角加速度上升，J是系統的慣性量。?