永磁同步电机之关于永磁无刷直流电动机之制造工艺原因引起的转矩脉动

由于机械加工偏差和工艺精度等原因也造成无刷永磁直流电动机转矩脉动。可分为以下几个方面：

l）转动部分加工时不合理造成单边磁拉力增加，这样电动机在转动过程中气隙不均，无疑由此而造成的磁场谐波将会产生比较大的转矩脉动。

2）由于定转子装配工艺不合理而造成的单边磁拉力增加，由于使单边磁拉力增加而产生转矩脉动。

3）磁极位置不精确，造成励磁磁场波形非正弦性也是造成转矩脉动的原因之一。

4）转子位置传感位置放置不准确，使传递信号发生畸变也会使电枢转矩发生脉动。

总之，电动机制造过程中制造工艺等方面原因是产生转矩脉动的重要原因，因而无刷永磁直流电动机是制造工艺要求比较高的电机，对制造厂有比较高的要求。

8 . 5无位置传感器永磁无刷直流电动机

8 . 5 . 1特点

无位置传感器无刷永磁直流电动机是近年来产生并得到快速发展的一种新型电机，由于省去了转子位置传感器，因而使电机结构简单，可靠性高，它特别适合于电机体积小、位置传感器无法安装或工作在恶劣环境中，使位置传感器无法可靠工作。无位置传感器无刷永磁直流电动机虽然省去了转子位置传感器，但其工作方式并未改变，仍然是确定转子磁极位置来控制逆变器各开关管的导通角。只不过是通过电机本体输人输出参数经过控制器硬件测试比较或软件计算求得磁极位置。

目前这种电机广泛应用于超薄型录音机、立体声收录机、小型磁记录系统、小型空气压缩机等。这种电机的缺点是起动转矩低，只适用于轻载或空载起动的场合。

8 . 5 . 2换相方法

无位置传感器永磁无刷直流电动机常用的换相方法有以下几种：

l）利用电动机反电动势信号控制换相：

a）过零法：当检测未导通相绕组的反电动势过零时，触发定时器，当定时结束时，逆变器实现下一相的换相。这种方法线路简单、成本低，缺点是对噪声敏感，影响电动机调速范围。

b）锁相环法：每隔一个磁状态，锁定未导通的绕组的相的反电动势波形，以确定逆变器下一个开关的准确时间，这种方法可以随时变化而实现自动调整。

c）积分法：把整形后反电动势波形送到积分器中，当输出与预值门槛电压比较后能触发定时器，这种方法降低了对开关噪声的敏感性，实现了随速度变化逆变器换向时间的自动调整。利用反电动势信号控制电动机换相的方法优点是线路简单、成本低；缺点是电动机低速与起动时，反电动势无法测试而需另加起动电路。

2）通过检测导通相续流二极管开关状态间接检测电枢反电动势过零点来控制逆变器开关状态，该方法线路简单、灵敏度高、调速范围宽；缺点是不适用于正弦波电动机。

3）利用电动机的各相瞬态电压和电流方程，计算出电动机由静止到正常运行的任一时刻的转子位置，来控制电动机的运行。该方法在线计算量大，且对电动机本体数学模型依赖性大，当电动机温度发生变化时，参数会因温度变化而漂移，造成建模温差，使计算精度下降。上述三种方法中，反电动势过零检测换相法最成熟可靠，应用也最广。

8 . 5 . 3起动问题

在应用反电动势换相法中当电动机静止或低速时，反电动势没有信号或较弱，而难以测得，所以电动机必须先起动到一定转速才能切换到反电动势闭环运行状态。这时反电动势换相必须解决两个问题，一是静止起动问题，二是自同步问题。

为使电动机能快速起动，应给预先设计的两相绕组通以短暂电流，使转子极数稳定在该两相绕组合成磁场轴线上，以此作为转子磁极初始位置，然后可按定、转子磁极间正确相位关系产生逆变器触发脉冲，使相应的开关器件导通，从而起动电动机。当电动机反电动势随转速上升达到一定时，通过电动机端电压检测就能够确定转子位置，这时即可从外同步运行阶段切换到自同步阶段运行。