永磁同步電機之關于永磁無刷直流電動機之制造工藝原因引起的轉矩脈動

由于機械加工偏差和工藝精度等原因也造成無刷永磁直流電動機轉矩脈動。可分為以下幾個方面：

l）轉動部分加工時不合理造成單邊磁拉力增加，這樣電動機在轉動過程中氣隙不均，無疑由此而造成的磁場諧波將會產生比較大的轉矩脈動。

2）由于定轉子裝配工藝不合理而造成的單邊磁拉力增加，由于使單邊磁拉力增加而產生轉矩脈動。

3）磁極位置不精確，造成勵磁磁場波形非正弦性也是造成轉矩脈動的原因之一。

4）轉子位置傳感位置放置不準確，使傳遞信號發生畸變也會使電樞轉矩發生脈動。

總之，電動機制造過程中制造工藝等方面原因是產生轉矩脈動的重要原因，因而無刷永磁直流電動機是制造工藝要求比較高的電機，對制造廠有比較高的要求。

8 . 5無位置傳感器永磁無刷直流電動機

8 . 5 . 1特點

無位置傳感器無刷永磁直流電動機是近年來產生并得到快速發展的一種新型電機，由于省去了轉子位置傳感器，因而使電機結構簡單，可靠性高，它特別適合于電機體積小、位置傳感器無法安裝或工作在惡劣環境中，使位置傳感器無法可靠工作。無位置傳感器無刷永磁直流電動機雖然省去了轉子位置傳感器，但其工作方式并未改變，仍然是確定轉子磁極位置來控制逆變器各開關管的導通角。只不過是通過電機本體輸人輸出參數經過控制器硬件測試比較或軟件計算求得磁極位置。

目前這種電機廣泛應用于超薄型錄音機、立體聲收錄機、小型磁記錄系統、小型空氣壓縮機等。這種電機的缺點是起動轉矩低，只適用于輕載或空載起動的場合。

8 . 5 . 2換相方法

無位置傳感器永磁無刷直流電動機常用的換相方法有以下幾種：

l）利用電動機反電動勢信號控制換相：

a）過零法：當檢測未導通相繞組的反電動勢過零時，觸發定時器，當定時結束時，逆變器實現下一相的換相。這種方法線路簡單、成本低，缺點是對噪聲敏感，影響電動機調速范圍。

b）鎖相環法：每隔一個磁狀態，鎖定未導通的繞組的相的反電動勢波形，以確定逆變器下一個開關的準確時間，這種方法可以隨時變化而實現自動調整。

c）積分法：把整形后反電動勢波形送到積分器中，當輸出與預值門檻電壓比較后能觸發定時器，這種方法降低了對開關噪聲的敏感性，實現了隨速度變化逆變器換向時間的自動調整。利用反電動勢信號控制電動機換相的方法優點是線路簡單、成本低；缺點是電動機低速與起動時，反電動勢無法測試而需另加起動電路。

2）通過檢測導通相續流二極管開關狀態間接檢測電樞反電動勢過零點來控制逆變器開關狀態，該方法線路簡單、靈敏度高、調速范圍寬；缺點是不適用于正弦波電動機。

3）利用電動機的各相瞬態電壓和電流方程，計算出電動機由靜止到正常運行的任一時刻的轉子位置，來控制電動機的運行。該方法在線計算量大，且對電動機本體數學模型依賴性大，當電動機溫度發生變化時，參數會因溫度變化而漂移，造成建模溫差，使計算精度下降。上述三種方法中，反電動勢過零檢測換相法最成熟可靠，應用也最廣。

8 . 5 . 3起動問題

在應用反電動勢換相法中當電動機靜止或低速時，反電動勢沒有信號或較弱，而難以測得，所以電動機必須先起動到一定轉速才能切換到反電動勢閉環運行狀態。這時反電動勢換相必須解決兩個問題，一是靜止起動問題，二是自同步問題。

為使電動機能快速起動，應給預先設計的兩相繞組通以短暫電流，使轉子極數穩定在該兩相繞組合成磁場軸線上，以此作為轉子磁極初始位置，然后可按定、轉子磁極間正確相位關系產生逆變器觸發脈沖，使相應的開關器件導通，從而起動電動機。當電動機反電動勢隨轉速上升達到一定時，通過電動機端電壓檢測就能夠確定轉子位置，這時即可從外同步運行階段切換到自同步階段運行。