一種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無刷直流電動機，具體涉及一種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電動機是這幾年發(fā)展起來的一種新型直流電動機。無刷直流電動機其繞組電流換向依靠電子開關(guān)完成，換向過程產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩遠比有刷直流電動機嚴重，而且，換向振動轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速有關(guān)，換向振動轉(zhuǎn)矩與電動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖1所示，這一振動轉(zhuǎn)矩通過傳動軸傳遞給負載，從而產(chǎn)生傳動系統(tǒng)的機械振動與噪聲。實際運行的無刷直流電動機其換向振動轉(zhuǎn)矩不可避免，某無刷直流電動機的振動轉(zhuǎn)矩實測波形如圖2所示。
[0003]目前典型的無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)如圖2所示(以三相二極為例)，根據(jù)三相六狀態(tài)控制方法，其產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩波形如圖3所示。本發(fā)明提出的抑制振動轉(zhuǎn)矩的方法是:在現(xiàn)有產(chǎn)生圖3所示的振動轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上，再設(shè)法構(gòu)建一個與圖3相位相反，幅值相同的振動轉(zhuǎn)矩與圖3所示的振動轉(zhuǎn)矩相疊加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)。
[0005]—種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)，包括二套定子、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，有二套驅(qū)動系統(tǒng)，二套定子、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)功率相同，極對數(shù)相同，繞組對稱，旋轉(zhuǎn)方向相同，二套驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動電路參數(shù)對稱，驅(qū)動直流電源電壓相同；運行時，二套定子、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)矩疊加對負載輸出，產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩相位差180°電角度相互抑制抵消。實現(xiàn)該系統(tǒng)有三種方案。[0006 ]第一種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，以二極電機為例。包括:轉(zhuǎn)軸、內(nèi)定子鐵心內(nèi)套、內(nèi)定子鐵心、內(nèi)定子繞組、永磁杯形轉(zhuǎn)子、外定子繞組、外定子鐵心、轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)外罩、轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部、轉(zhuǎn)子位置傳感器接受部、后端蓋、機座、軸承、前端蓋和轉(zhuǎn)子固定聯(lián)接架；
[0007]所述的外定子鐵心固定于機座，外定子繞組放在外定子鐵心的繞組槽內(nèi)，內(nèi)定子鐵心位于外定子鐵心內(nèi)側(cè)，與內(nèi)定子鐵心內(nèi)套固定，并通過內(nèi)定子鐵心內(nèi)套與后端蓋相固定，內(nèi)定子繞組放在內(nèi)定子鐵心的繞組槽內(nèi)，外定子鐵心的內(nèi)側(cè)與內(nèi)定子鐵心外側(cè)間留有氣隙，永磁杯形轉(zhuǎn)子位于內(nèi)、外定子的氣隙間，通過轉(zhuǎn)子固定聯(lián)接架固定于轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過軸承并通過前后端蓋固定于內(nèi)定子鐵心內(nèi)套的內(nèi)側(cè)，可相對于內(nèi)外定子鐵心內(nèi)套作旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)的感應(yīng)部通過轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)的感應(yīng)部支架與轉(zhuǎn)軸固定，隨永磁杯形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與其配套的轉(zhuǎn)子位置傳感器接受部固定在后端蓋一側(cè);轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)外部設(shè)有轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)外罩；
[0008]其中內(nèi)定子鐵心與永磁杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)磁鋼構(gòu)成一臺無刷直流電動機，外定子鐵心與永磁杯形轉(zhuǎn)子外側(cè)磁鋼構(gòu)成另一臺無刷直流電動機，永磁杯形轉(zhuǎn)子磁鋼磁軸與轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部件磁鋼磁軸位置互差90°電角度，由于內(nèi)定子對應(yīng)相繞組與外定子對應(yīng)相繞組在圓周空間互差60°電角度，兩臺電動機其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器各相接受部件在圓周空間與各相定子繞組的起始端相對齊，三相對稱排序，兩臺電動機其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器接受部在圓周空間也互差60°電角度，集成在一個感應(yīng)平臺上，兩臺電動機分別采用兩臺控制器驅(qū)動電動機，驅(qū)動電路參數(shù)對稱，驅(qū)動直流電源電壓相同。
[0009]第二種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，以二極電機為例。包括:轉(zhuǎn)子位置傳感器系統(tǒng)外罩、左軸承、轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部分支架、轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部分磁鋼、轉(zhuǎn)子位置傳感器接受部分、左端蓋、左電機定子鐵心、左電機永磁磁鋼、左電機定子繞組、左電機轉(zhuǎn)子鐵心、右電機定子鐵心、右電機永磁磁鋼、右電機定子繞組、右電機轉(zhuǎn)子鐵心、右軸承、轉(zhuǎn)軸、右端蓋和機座；
[0010]左電機定子鐵心及右電機定子鐵心以左右排序固定在機座的內(nèi)側(cè)，左電機定子繞組放在左定子鐵心槽內(nèi)，右電機定子繞組放在右定子鐵心槽內(nèi)，左電機轉(zhuǎn)子鐵心及右電機轉(zhuǎn)子鐵心以左右排序固定在轉(zhuǎn)軸上，左電機永磁磁鋼固定在左電機轉(zhuǎn)子鐵心上，位于左電機定子鐵心的內(nèi)側(cè)并軸向?qū)R，右電機永磁磁鋼固定在右電機轉(zhuǎn)子鐵心上，位于右電機定子鐵心的內(nèi)側(cè)并軸向?qū)R，左電機定子鐵心與右電機定子鐵心等長，左電機永磁磁鋼與右電機永磁磁鋼等長、左電機轉(zhuǎn)子鐵心與右電機轉(zhuǎn)子鐵心等長，轉(zhuǎn)軸通過左右軸承及左右端蓋、與機座固定，轉(zhuǎn)子可相對于定子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子位置傳感器的感應(yīng)部分支架與轉(zhuǎn)軸固定，轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部分磁鋼固定在轉(zhuǎn)子位置傳感器的感應(yīng)部分支架上，轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部分磁鋼隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子位置傳感器接受部分與左端蓋固定，轉(zhuǎn)子位置傳感器系統(tǒng)外罩與端蓋固定在一起；
[0011]左右二臺電動機同軸輸出，但在圓周空間互差60°電角度，即如左右轉(zhuǎn)子磁鋼磁極圓周空間位置對齊，則定子對應(yīng)相繞組在空間上互差60°電角度，轉(zhuǎn)子位置傳感器的感應(yīng)部分磁鋼磁軸位置與轉(zhuǎn)子磁鋼磁軸位置在圓周空間互差90°電角度，轉(zhuǎn)子位置傳感器的各相接受部分與各相定子繞組的起始端相對齊，三相對稱排序，左右二臺電動機其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的接受部件在圓周空間也互差60°電角度，集成在一個感應(yīng)平臺上，左右電機電磁參數(shù)相同，定子繞組三相對稱，互差120°電角度;兩臺電動機分別采用兩臺控制器驅(qū)動電動機，驅(qū)動電路參數(shù)對稱，驅(qū)動直流電源電壓相同，旋轉(zhuǎn)方向相同，兩臺電動機的平均轉(zhuǎn)矩疊加對外輸出，同時，產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩相位互差180°電角度，疊加后相互抵消。
[0012]第三種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，包括電磁參數(shù)、機械參數(shù)相同的二臺直接同軸剛性相聯(lián)無刷直流電動機;二臺無刷直流電動機轉(zhuǎn)軸直接剛性聯(lián)接，兩臺電動機分別采用兩臺控制器驅(qū)動電動機，驅(qū)動電路參數(shù)對稱，驅(qū)動直流電源電壓相同，旋轉(zhuǎn)方向相同；調(diào)節(jié)二臺電動機的轉(zhuǎn)子與定子在圓周空間相對位置，使系統(tǒng)運行時，二臺電動機平均轉(zhuǎn)矩疊加對外輸出，而二臺電動機的轉(zhuǎn)子與定子產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩互差180°電角度，疊加后相互抵消，實現(xiàn)輸出振動轉(zhuǎn)矩最小。
[0013]二臺電動機的轉(zhuǎn)子與定子在圓周空間相對位置調(diào)整方法為，先打開位置傳感器端蓋，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部分及接受部分與電機各相繞組及轉(zhuǎn)子磁鋼的相互關(guān)系，對二臺電機轉(zhuǎn)子在圓周空間的相對位置進行粗調(diào)，即以二臺電動機定子繞組相繞組的空間位置為基準(對應(yīng)相空間旋轉(zhuǎn)對齊)，調(diào)節(jié)二臺電動機轉(zhuǎn)子的相對位置，使其互差60°電角度，然后，通過可調(diào)節(jié)角度相對位置的剛性聯(lián)接器對轉(zhuǎn)子的角度相對位置做微調(diào)，通過逐漸改變二臺電機的轉(zhuǎn)子的相對角度位置，并觀測安裝在轉(zhuǎn)軸上的振動轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出信號，判斷二臺電動機定轉(zhuǎn)子的相對位置，當(dāng)空載運行時軸上輸出振動轉(zhuǎn)矩為最小時固定好剛性聯(lián)接器即可。
[0014]發(fā)明有益效果:在本發(fā)明中，提出的三種方案，通過內(nèi)外二電機(左右二電機)同方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)矩疊加對外輸出，而內(nèi)外二電機(左右二電機)產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩互差180°電角度，通過相互疊加互相抵消，從而有效抑制振動轉(zhuǎn)矩，理想狀態(tài)由于二電機電磁參數(shù)對稱，驅(qū)動器電路參數(shù)對稱則產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩可完全抵消，而且，對應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速都能相互抵消，從而克服了無刷直流電動機振動轉(zhuǎn)矩問題。實際由于三相電磁參數(shù)存在不對稱，因此，雖不能通過二臺電機振動轉(zhuǎn)矩的相互抵消完全消除振動轉(zhuǎn)矩，但振動轉(zhuǎn)矩可明顯降低。
【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有的無刷直流電動機的換向振動轉(zhuǎn)矩特性；
[0016]圖2為目前典型的無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)；
[0017]圖3為根據(jù)三相六狀態(tài)控制方法產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)矩波形；
[0018]圖4為有效抑制降低振動轉(zhuǎn)矩的示意圖；
[0019]圖5為第一種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)；
[0020]圖6為第一種定轉(zhuǎn)子與位置傳感器示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明第二種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)；
[0022]圖8第二種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)的電機定轉(zhuǎn)子與位置傳感器的關(guān)系圖；
[0023]圖9第三種的低振動轉(zhuǎn)矩?zé)o刷直流電動機系統(tǒng)；
[0024]圖10第三種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)電機定轉(zhuǎn)子與位置傳感器的關(guān)系圖；
[0025]圖11第三種低振動轉(zhuǎn)矩?zé)o刷直流電動機系統(tǒng)兩種電機的連接方式。
【具體實施方式】
[0026]如圖5、圖6所示，一種低振動轉(zhuǎn)矩的無刷直流電動機系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)軸1、內(nèi)定子鐵心內(nèi)套2、內(nèi)定子鐵心3、內(nèi)定子繞組4、永磁杯形轉(zhuǎn)子5、外定子繞組6、外定子鐵心7、轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)外罩8、轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部9、轉(zhuǎn)子位置傳感器接受部10、后端蓋11、機座12、軸承13、前端蓋14、轉(zhuǎn)子固定聯(lián)接架15、轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部支架16;
[0027]所述的外定子鐵心7固定于機座12，夕卜定子繞組6放在外定子鐵心7的繞組槽內(nèi)，內(nèi)定子鐵心3位于外定子鐵心7內(nèi)側(cè)，與內(nèi)定子鐵心內(nèi)套2固定，并通過內(nèi)定子鐵心內(nèi)套與后端蓋11相固定，內(nèi)定子繞組4放在內(nèi)定子鐵心3的繞組槽內(nèi)，外定子鐵心的內(nèi)側(cè)與內(nèi)定子鐵心外側(cè)間留有氣隙，永磁杯形轉(zhuǎn)子5位于內(nèi)、外定子的氣隙間，通過轉(zhuǎn)子固定聯(lián)接架15固定于轉(zhuǎn)軸1上，轉(zhuǎn)軸通過軸承13并通過前后端蓋14、11固定于內(nèi)定子鐵心內(nèi)套2的內(nèi)側(cè)，可相對于內(nèi)外定子鐵心內(nèi)套作旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)的感應(yīng)部9通過轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)的感應(yīng)部支架16與轉(zhuǎn)軸1固定，隨永磁杯形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與其配套的轉(zhuǎn)子位置傳感器接受部10固定在后端蓋11 一側(cè);轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)外部設(shè)有轉(zhuǎn)子位置傳感系統(tǒng)外罩8;
[0028]其中內(nèi)定子鐵心3與永磁杯形轉(zhuǎn)子5內(nèi)側(cè)磁鋼構(gòu)成一臺無刷直流電動機，外定子鐵心與永磁杯形轉(zhuǎn)子5外側(cè)磁鋼構(gòu)成另一臺無刷直流電動機，永磁杯形轉(zhuǎn)子5磁鋼磁軸與轉(zhuǎn)子位置傳感器感應(yīng)部件磁鋼磁軸互差90°電角度，由于內(nèi)定子各相繞組與外定子各相繞組在圓周空間互差60°電角度，兩臺電動機其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器各相接受部件在圓周空間與各相定子繞組的起始端相對齊，三相對稱排序，兩臺電動機其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器在圓周空間也互差60°電角度，集成在一個感應(yīng)平臺上，兩臺電動機分別采用兩臺控制器驅(qū)動電動機。如設(shè)計成內(nèi)定子所構(gòu)成的電機與外定子所構(gòu)成的電機功率相同，定子繞組三相對稱，互差120°電角度，極對數(shù)相同，驅(qū)動電路參數(shù)對稱，驅(qū)動直流電源電壓相同，運行時，內(nèi)、外定子作用于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生同一方向的轉(zhuǎn)矩，(如按圖5逆時針方向旋轉(zhuǎn))，