[发明专利]一种四相轴向磁通永磁同步磁阻电机的驱动方法

说明书

本发明公开了一种四相轴向磁通永磁同步磁阻电机的驱动方法，它是在同一时刻电机的四相绕组中有三相绕组同时导通驱动电流。同一时刻有三相同时导通，保证电机有较大的输出转矩，同时由于导通时间、电机绕组和永磁体的相对位置合理的配合，使得电机驱动换相时电机转矩波动较小。

技术领域

本发明涉及一种四相轴向磁通永磁同步磁阻电机的驱动方法，属于电机控制的技术领域。

背景技术

磁阻电机是一种结构紧凑、效率高、功率密度大的一种电机，适合运用于电动车辆、飞轮储能系统、工业设备等要求高转矩密度和空间紧凑的场合。

现有的4相径向磁阻电机绕组都采用2相同时导通的驱动方式，并且驱动电流的方向不能改变，这种驱动方式虽然简单，但由于每个旋转周期内每一相绕组做功时间有限，电机的最大输出转矩受到限制，转矩密度不高，不再适合目前电动车、机器人等领域的发展要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高电机最大输出转矩的驱动方法，从而提高电机的转矩密度。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种四相轴向磁通永磁同步磁阻电机的驱动方法，是在同一时刻电机的四相绕组中有三相绕组同时导通驱动电流。采用本技术方案，单位时间内导通的绕组数增加，提高了输出转矩，从而提高了转矩密度，相反的，在获得同样转矩的情况下，采用本技术方案后可以减小电机体积和重量。

作为一种改进，驱动方法使用的驱动电流波形为矩形波。采用该技术方案，电路简单容易控制，发热量小，输出转矩要大于采用正弦波驱动的电机。

驱动电流波形由全桥电路产生，当全桥电路的对角桥臂上的电子开关同时开通时电流流过绕组，上下桥臂不同时开通以避免短路，两组对角桥臂实现了绕组电流方向的改变，从而可以根据绕组相对永磁体的位置按要求改变电流的方向。全桥电路上各桥臂的开通由控制信号进行控制。采用该技术方案，工作时：由4路独立的全桥结构开关电路驱动电机的每一相，在同一时刻四相绕组中有三相同时导通，每一时刻都有三相绕组做功，同时，根据定子绕组和转子永磁体的相对位置，全桥结构开关电路可以改变驱动电流的方向，形成正确的吸引或排斥力量，产生有效的电磁转矩。

附图说明

图1为本发明相关的轴向磁通永磁电机的示意图；

图2为本发明实施例1的轴向磁通永磁电机结构示意图，未显示外壳和转动轴；

图3为本发明实施例中电路图；

图4为本发明实施例中绕组的电流波形；

图5为本发明实施例2的轴向磁通永磁电机的示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例为用于驱动如图1、图2所示四相轴向磁通永磁同步磁阻电机的实例，此类电机包括转子上永磁体1、定子2、绕组3、永磁体4、磁轭5、定子支撑结构6，定子2具有16个定子段，永磁体1与永磁体4成对，永磁体有20对永磁体片。

本实施例电路图如图3所示，包括电压源V1、电子开关管S1-S16、续流二极管D1-D16、A相绕组为a-phase、B相绕组为b-phase、C相绕组为c-phase、D相绕组为d-phase，该电路为全桥结构，四相绕组是独立的，相应的四组全桥也是独立的，电子开关管S1-S4、S5-S8、S9-S12、S13-S16分别为四组全桥电路的桥臂。

本实施例电路产生的驱动波形如图4所示，电机A相绕组a-phase与永磁体对齐时假定为初始0°，随着电机旋转，电流波形从0°到359°如图4所示变化。