[發(fā)明專利]一種雙轉(zhuǎn)式無刷直流電動機換相相位自動調(diào)校方法

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• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108306557A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海軍;程志;吳小濤;吳文輝;王澤;李兵;郭文生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一0研究所
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發(fā)明公開了一種雙轉(zhuǎn)式無刷直流電動機換相相位自動調(diào)校方法，通過對雙轉(zhuǎn)式三相無刷直流電動機位置傳感器輸出信號與繞組反電動勢的關(guān)系進行分析，提出了一種測定電機換相相位的有效方法并給出了一種自動調(diào)校方案；通過軟件解算內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的位置信號，可即時得到電機內(nèi)外轉(zhuǎn)子的相對角度。依據(jù)此相對角度得到位置信號與反電動勢的對應(yīng)關(guān)系，判斷位置傳感器安裝是否滿足設(shè)計要求；本發(fā)明方法通過電子測量技術(shù)解決了雙轉(zhuǎn)式永磁直流無刷電機換相相位的精確測量問題，為電機位置傳感器安裝的準確性提供依據(jù)，大大提高了電機生產(chǎn)的裝配工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無刷直流電動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙轉(zhuǎn)式無刷直流電動機換相相位自動調(diào)校方法。

背景技術(shù)

普通永磁無刷電機僅轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)，其電樞是靜止不動的。而基于作用力與反作用力原理的雙軸對轉(zhuǎn)稀土永磁無刷直流電機在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下，使內(nèi)、外兩個轉(zhuǎn)子同時向相反的方向旋轉(zhuǎn)。在水下電動力對轉(zhuǎn)推進系統(tǒng)中，雙軸對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機與對轉(zhuǎn)螺旋槳配合使用，可顯著提高水下航行器的推進效率，同時消除由單個螺旋槳轉(zhuǎn)動帶來的橫滾。

位置傳感器是雙軸對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機的重要組成部分，雙軸對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機各相繞組導(dǎo)通的順序和時間取決于位置傳感器輸出的轉(zhuǎn)子位置信息。位置傳感器必須準確的測量轉(zhuǎn)子磁極位置及電樞繞組位置，并將轉(zhuǎn)子位置信號轉(zhuǎn)換成控制電機驅(qū)動電路換相的電信號，其信號直接影響繞組的換相位置，也對電流、轉(zhuǎn)矩和效率產(chǎn)生直接影響。

雙軸永磁無刷直流電機位置傳感器包括內(nèi)軸位置傳感器和外軸位置傳感器。外軸位置傳感器檢測電機本體轉(zhuǎn)子磁鋼位置信息，內(nèi)軸位置傳感器檢測電機本體繞組位置信息。位置傳感器包括位置傳感器定子和位置傳感器轉(zhuǎn)子。位置傳感器的理論安裝位置通過設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)，但電機的繞組電感量會對換相角產(chǎn)生影響且磁極的安裝也會產(chǎn)生偏差。繞組電感量的計算十分復(fù)雜，在工程實現(xiàn)時通常采用人工調(diào)整。通常外軸位置傳感器采用固定安裝方式，內(nèi)軸位置傳感器采用圓周方向動態(tài)安裝位置。電機一般由多對磁極組成，因此機械角度的誤差對電角度影響較大。

安裝電角度精度直接影響電機的電子換相功能，也會對電機的轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲帶來影響，這就要求位置傳感器安裝要與三相繞組的反電動勢有精確的對應(yīng)關(guān)系。電子換相的時刻由位置信號和反電動勢的時序關(guān)系決定，因此快速有效地確定位置傳感器和繞組間的相序關(guān)系是實現(xiàn)無刷直流電機調(diào)速功能的關(guān)鍵。

雙轉(zhuǎn)式稀土永磁無刷直流電機總裝完成后需要對位置傳感器的安裝進行調(diào)校。安裝調(diào)校的依據(jù)是位置信號與反電動勢的相位關(guān)系。但雙轉(zhuǎn)式直流無刷電機的位置信號和反電動勢的相位關(guān)系檢測一直是電機總裝調(diào)試的難點。

現(xiàn)有的在電機調(diào)試過程中采用人工試湊的方法，即用示波器抓取內(nèi)、外轉(zhuǎn)子位置信號和反電動勢信號，再測量反電動勢的相位差，最后由人工計算電機內(nèi)外轉(zhuǎn)子的相對角度。該方法十分原始，需要多人協(xié)作、反復(fù)試驗，不僅效率低下，而且測試工作帶有一定的危險性，耗費大量的人力時間成本，不利于大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種雙轉(zhuǎn)式無刷直流電動機換相相位自動調(diào)校方法，可提高電機生產(chǎn)的裝配工作效率。

一種雙轉(zhuǎn)式無刷直流電動機換相相位自動調(diào)校方法，包括如下步驟：

(1)采用與被測電動機相同的工裝電機，通過控制工裝電機的內(nèi)、外軸轉(zhuǎn)動從而帶動被測電動機的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動；

(2)采用定時同步采樣的方式采集被測電動機的三相反電動勢U,V,W，通過位置傳感器采集被測電動機的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的位置信號HU；分別以內(nèi)、外轉(zhuǎn)子位置信號HU的下降沿為零時刻，計算出內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的位置信號HU兩次下降沿之間的時間，即得到內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的電周期T1和T2；