專利名稱：具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，涉及到電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的同步電機(jī)只具有一個(gè)功率繞組，在現(xiàn)有的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常是采用旋轉(zhuǎn)變壓器、光學(xué)編碼器等傳感器檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速來(lái)構(gòu)成電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行反饋控制。采用旋轉(zhuǎn)變壓器、光學(xué)編碼器等傳感器雖然能夠精確地檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置及轉(zhuǎn)速，但也增加了系統(tǒng)的成本、體積，降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，并且不能檢測(cè)磁鏈，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多功能、高性能的控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的同步電機(jī)在與控制系統(tǒng)連接的時(shí)候，需要通過(guò)外接傳感器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置等信息而導(dǎo)致的增加控制系統(tǒng)成本、體積，降低系統(tǒng)可靠性的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)。
具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，它包括定子、轉(zhuǎn)子、功率繞組和檢測(cè)繞組，所述功率繞組嵌入在定子上的電樞槽中，檢測(cè)繞組的相數(shù)與功率繞組的相數(shù)相同，多相對(duì)稱的檢測(cè)繞組成星形連接，連接點(diǎn)為中性點(diǎn)O，每相檢測(cè)繞組的另一端頭為電感檢測(cè)輸出端D，每相檢測(cè)繞組由2n組檢測(cè)線圈組成，每相檢測(cè)繞組中的2n組檢測(cè)線圈從中間分為兩部分，從中性點(diǎn)O開始的n組檢測(cè)線圈串聯(lián)在一起為一部分，其余的n組檢測(cè)線圈串聯(lián)在一起為另一部分，兩部分檢測(cè)線圈反向串聯(lián)連接，連接點(diǎn)為反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M，每相檢測(cè)繞組中的2n個(gè)檢測(cè)線圈以反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M為中心、對(duì)稱嵌入功率繞組的線圈所嵌入的槽中，所述n為自然數(shù)。
本發(fā)明的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，在現(xiàn)有同步電機(jī)的基礎(chǔ)之上，僅僅通過(guò)增加一套檢測(cè)繞組，就達(dá)到了檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置及轉(zhuǎn)速，還能夠?qū)崿F(xiàn)磁鏈等電動(dòng)機(jī)參數(shù)的在線檢測(cè)的目的。對(duì)本發(fā)明的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)進(jìn)行控制的時(shí)候，不需要增加外接傳感器就能實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)的成本、體積，提高了系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)檢測(cè)的高性能控制。


圖1是具體實(shí)施方式
二所述的檢測(cè)繞組的電結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí)施方式
二所述的每相功率繞組與檢測(cè)繞組對(duì)應(yīng)位置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是具體實(shí)施方式
二所述的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施方式具體實(shí)施方式
一具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、功率繞組和檢測(cè)繞組，所述功率繞組嵌入在定子上的電樞槽中，所述檢測(cè)繞組的相數(shù)與功率繞組的相數(shù)相同，多相對(duì)稱的檢測(cè)繞組成星形連接，連接點(diǎn)為中性點(diǎn)O，每相檢測(cè)繞組的另一端頭為電感檢測(cè)輸出端D，所述每相檢測(cè)繞組由2n組檢測(cè)線圈組成，所述每相檢測(cè)繞組中的2n組檢測(cè)線圈從中間分為兩部分，從中性點(diǎn)O開始的n組檢測(cè)線圈串聯(lián)在一起為一部分，其余的n組檢測(cè)線圈串聯(lián)在一起為另一部分，兩部分檢測(cè)線圈反向串聯(lián)連接，連接點(diǎn)為反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M，每相檢測(cè)繞組中的2n個(gè)檢測(cè)線圈以反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M為中心、對(duì)稱嵌入功率繞組的線圈所嵌入的槽中。其中所述n為自然數(shù)。
本實(shí)施方式所述轉(zhuǎn)子為內(nèi)嵌永磁體轉(zhuǎn)子或者電勵(lì)磁凸極轉(zhuǎn)子或者磁阻轉(zhuǎn)子。
具體實(shí)施例方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)區(qū)別在于，同步電機(jī)為三相四極結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子為內(nèi)嵌永磁體轉(zhuǎn)子或者電勵(lì)磁凸極轉(zhuǎn)子或者磁阻轉(zhuǎn)子，所述功率繞組為雙層疊繞組。本實(shí)施方式中的檢測(cè)繞組由三相檢測(cè)繞組組成，參見圖1、圖2，所述三相對(duì)稱檢測(cè)繞組成星形連接，連接點(diǎn)為中性點(diǎn)O，三相檢測(cè)繞組的另一端頭分別為三個(gè)電感檢測(cè)輸出端Da、Db、Dc，每相檢測(cè)繞組由四組檢測(cè)線圈組成，每個(gè)檢測(cè)線圈和功率繞組的線圈位置對(duì)應(yīng)嵌入槽中，每相檢測(cè)繞組中的四組檢測(cè)線圈從中間分為兩部分，從中性點(diǎn)O開始的兩組檢測(cè)線圈為一部分，其余的兩組線圈為另一部分，兩部分檢測(cè)繞組線圈的連接點(diǎn)為反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M，三相檢測(cè)繞組共有三個(gè)反電勢(shì)檢測(cè)輸出端Ma、Mb、Mc，則每相檢測(cè)繞組的纏繞方法為中性點(diǎn)O和反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M之間的電動(dòng)勢(shì)與反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M和電感檢測(cè)輸出端D之間的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值相等、方向相反。
參見圖3，本實(shí)施方式的檢測(cè)繞組1-2共有七個(gè)信號(hào)輸出端，分別為三個(gè)電感檢測(cè)輸出端Da、Db、Dc，三個(gè)Ma、Mb、Mc反電勢(shì)檢測(cè)輸出端，參考電壓輸出端O，在與電機(jī)控制系統(tǒng)連接使用的時(shí)候，本發(fā)明的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)的功率繞組與功率變換器2的輸出端連接，檢測(cè)繞組1-2的七個(gè)輸出端與位置信號(hào)處理單元3的七個(gè)信號(hào)輸入端連接。
轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)原理為對(duì)于本實(shí)施方式的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，繞組電感可表示為L(zhǎng)＝L0+L2cos2pθ(1)其中L0——電感的平均值；L2——電感的二次諧波幅值；p——電機(jī)的極對(duì)數(shù)；θ——轉(zhuǎn)子直軸與繞組軸線之間的夾角。
根據(jù)式(1)可知繞組電感與轉(zhuǎn)子位置之間具有對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，因此通過(guò)檢測(cè)繞組電感可以間接檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置。
對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ω可以通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角微分后求得，即ω=dθdt---(2)]]>同步電機(jī)檢測(cè)繞組的相電動(dòng)勢(shì)(反電勢(shì))Eφ為Eφ＝4.44fNkwΦ(3)其中f——電動(dòng)勢(shì)的頻率；N——每相檢測(cè)繞組的串聯(lián)匝數(shù)；kw——繞組因數(shù)；Ф——每極磁通量。
每相繞組交鏈的磁鏈Ψ為Ψ＝NkwΦ(4)轉(zhuǎn)子的角速度ω與f之間的關(guān)系為ω＝2πf(5)因此通過(guò)檢測(cè)繞組的反電勢(shì)，既可以得到與定子繞組交鏈的磁鏈，又能夠得到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度。
信號(hào)處理單元3的主要作用是完成電感和反電勢(shì)的檢測(cè)，從電感和反電勢(shì)中解算出θ和ω；功率變換器2的主要作用是根據(jù)θ和ω進(jìn)行坐標(biāo)變換，控制主電路，向同步電機(jī)1的功率繞組1-1輸出控制電流。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，每相檢測(cè)繞組的檢測(cè)線圈的個(gè)數(shù)少于功率繞組的線圈個(gè)數(shù)，每相檢測(cè)繞組中的檢測(cè)線圈，以反電勢(shì)檢測(cè)輸出端M為中心對(duì)稱嵌入功率繞組線圈嵌入的槽中。
本實(shí)施方式的檢測(cè)繞組中的線圈數(shù)量比功率繞組的線圈數(shù)量少，既能夠達(dá)到檢測(cè)的目的，又簡(jiǎn)化了工藝、節(jié)省了材料，更適用于極數(shù)較多的電機(jī)。
權(quán)利要求
1.具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、功率繞組，其特征在于它還包括檢測(cè)繞組，所述功率繞組嵌入在定子上的電樞槽中，所述檢測(cè)繞組的相數(shù)與功率繞組的相數(shù)相同，多相對(duì)稱的檢測(cè)繞組成星形連接，連接點(diǎn)為中性點(diǎn)(O)，每相檢測(cè)繞組的另一端頭為電感檢測(cè)輸出端(D)，所述每相檢測(cè)繞組由2n組檢測(cè)線圈組成，所述每相檢測(cè)繞組中的2n組檢測(cè)線圈從中間分為兩部分，從中性點(diǎn)(O)開始的n組檢測(cè)線圈串聯(lián)在一起為一部分，其余的n組檢測(cè)線圈串聯(lián)在一起為另一部分，兩部分檢測(cè)線圈反向串聯(lián)連接，連接點(diǎn)為反電勢(shì)檢測(cè)輸出端(M)，每相檢測(cè)繞組中的2n個(gè)檢測(cè)線圈以反電勢(shì)檢測(cè)輸出端(M)為中心、對(duì)稱嵌入功率繞組的線圈所嵌入的槽中，所述n為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子為內(nèi)嵌永磁體轉(zhuǎn)子或者電勵(lì)磁凸極轉(zhuǎn)子或者磁阻轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，其特征在于電機(jī)為三相四極結(jié)構(gòu)，檢測(cè)繞組由三相對(duì)稱檢測(cè)繞組組成，所述三相檢測(cè)繞組的另一端頭分別為三個(gè)電感檢測(cè)輸出端(Da、Db、Dc)，每相檢測(cè)繞組由四組檢測(cè)線圈組成，每個(gè)檢測(cè)線圈和功率繞組的線圈位置對(duì)應(yīng)嵌入槽中，每相檢測(cè)繞組中的四組檢測(cè)線圈從中間分為兩部分，從中性點(diǎn)(O)開始的兩組檢測(cè)線圈為一部分，其余的兩組線圈為另一部分，兩部分檢測(cè)繞組線圈的連接點(diǎn)為三個(gè)反電勢(shì)檢測(cè)輸出端(Ma、Mb、Mc)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，其特征在于所述現(xiàn)有同步電機(jī)的繞組為雙層疊繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，其特征在于每相檢測(cè)繞組的檢測(cè)線圈的個(gè)數(shù)少于功率繞組的線圈個(gè)數(shù)，每相檢測(cè)繞組中的檢測(cè)線圈，以反電勢(shì)檢測(cè)輸出端(M)為中心對(duì)稱嵌入功率繞組線圈嵌入的槽中。
全文摘要
具有檢測(cè)繞組的同步電機(jī)，涉及到電機(jī)領(lǐng)域。它的目的是為了解決現(xiàn)有同步電機(jī)與控制系統(tǒng)連接時(shí)，需要外接傳感器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置等信息而導(dǎo)致的增加控制系統(tǒng)成本、體積，降低系統(tǒng)可靠性的問(wèn)題。本發(fā)明在現(xiàn)有同步電機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，增加了一套檢測(cè)繞組，檢測(cè)繞組的相數(shù)與功率繞組相同，檢測(cè)繞組是星形連接的多相對(duì)稱繞組，每相檢測(cè)繞組的端頭為電感檢測(cè)輸出端，每相檢測(cè)繞組的中間為反電勢(shì)檢測(cè)輸出端，每相檢測(cè)繞組的線圈以中間為中心對(duì)稱嵌入功率繞組所嵌入的槽中，每相檢測(cè)繞組的反電勢(shì)檢測(cè)輸出端兩端的線圈串聯(lián)后再反向串聯(lián)連接。本發(fā)明不需要外接傳感器就能實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速等電機(jī)參數(shù)的在線檢測(cè)，可以應(yīng)用到現(xiàn)有的同步電機(jī)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02K3/12GK101087093SQ20071007233
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者寇寶泉, 李立毅, 程樹康 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)