CN102832859B - 用于直驱式洗衣机的无刷直流电机转子的精确定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于直驱式洗衣机的无刷直流电机转子的精确定位方法。根据电机学原理，按60度相带法对电机绕组进行分相，并将定子按圆周方向展开。给电机定子的A、B两相绕组通直流电后，定子中形成磁场，磁场沿圆周方向每间隔180度电角度方向交变一次。一线通直流电，电机中会产生静转矩，转子在电磁转矩作用下会停止在稳定平衡点的位置，从而实现了电机转子的定位。本发明无需任何位置传感器，采用开环控制方式，通过在无刷直流电机一线绕组中通直流电并控制通电电流大小的方式，实现了电机转子在圆周方向上的精确定位控制。本发明方法的精度可以满足直驱式全自动洗衣机系统的使用要求。

Description

用于直驱式洗衣机的无刷直流电机转子的精确定位方法

技术领域

本发明涉及一种用于直驱式洗衣机的无刷直流电机转子的精确定位方法，属于电机转子定位方法技术领域。

背景技术

全自动洗衣机中洗涤转速和脱水转速数值相差数倍。对于普通的非直驱式全自动洗衣机，有一个一体化的减速离合器，可以完成在洗涤-脱水两个状态下电机驱动状态的切换。而对于新型的直驱式全自动洗衣机，需要配备一个新型的离合器来完成这个状态切换任务。这种新型的离合器没有减速齿轮等结构，不需要完成减速功能，而只是通过一些特殊设计的啮合结构来实现洗涤-脱水状态的切换。完成这个切换，需要对电机转子在圆周方向进行精确定位，而这是以前的洗衣机中没有遇到的新问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决直驱式洗衣机中无刷直流电机转子的精确定位的问题，进而提供一种用于直驱式洗衣机的无刷直流电机转子的精确定位方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一、将电机的定子部分与机壳相连接，然后装配在洗衣机上，确定电机定子绕组的空间位置，定子的安装位置与洗衣机专用离合器的定子齿位置互相配合；二、给电机定子的A、B两相绕组通直流电，所述给电机定子的A、B两相绕组通直流电的电流为电机的额定电流1A；A相和B相绕组产生的合成磁势在定子中形成一个方向固定的磁场；三、根据电机学原理，按60度相带法对绕组进行分相，将定子按圆周方向展开；A、B相绕组通电后，定子中形成的磁场沿圆周方向每间隔180度电角度方向交变一次；四、一线通直流电，电机中产生静转矩；五、转子在电磁转矩作用下会停止在多个稳定平衡位置中的一个，从而实现了电机转子的定位。

本发明具有以下优点：本发明无需任何位置传感器，采用开环控制方式，通过在无刷直流电机一线绕组中通直流电并控制通电电流大小的方式，实现了电机转子在圆周方向上的精确定位控制。本发明方法简单，控制方便，精度可以满足直驱式全自动洗衣机系统的使用要求。

附图说明

图1是本发明电机绕组一线通电后的磁势合成图；

图2是通电后的磁场对应关系示意图；

图3是通电后的静转矩特性曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1～图3所示，本实施例所涉及的一种用于直驱式洗衣机的无刷直流电机转子的精确定位方法，一、将电机的定子部分与机壳相连接，然后装配在洗衣机上，确定电机定子绕组的空间位置；二、给电机定子的A、B两相绕组通直流电，A相和B相绕组产生的合成磁势在定子中形成一个方向固定的磁场；三、根据电机学原理，按60度相带法对绕组进行分相，将定子按圆周方向展开。A、B相绕组通电后，定子中形成的磁场沿圆周方向每间隔180度电角度方向交变一次；四、一线通直流电，电机中产生静转矩；五、转子在电磁转矩作用下会停止在稳定平衡点Q的位置，从而实现了电机转子的定位。

所述给电机定子A、B两相绕组通的直流电的电流值为1A。

1、本发明适用于无刷直流电机驱动的直驱式全自动洗衣机，目的是用于电机转子在圆周方向的精确定位。

2、本发明的技术要点之一，是电机绕组采用一线通直流电的方式，利用通电产生的定位力来实现转子沿圆周方向的精确定位。

3、本发明的技术要点之二，是控制系统运行于开环控制方式，不需要任何的位置传感器。

4、本发明的技术要点之三，是无刷直流电机定子的安装位置与洗衣机专用离合器的定子齿位置互相配合，完成状态切换。

5、本发明的基本原理具体说明如下：

(1)电机的定子部分与机壳相连装配在洗衣机上，定子绕组空间位置是确定的。无刷直流电机定子绕组结构示意图如图1所示。当A、B两相绕组通直流电时，A相和B相绕组产生的合成磁势方向如图2所示。相当于在定子中形成了一个方向固定的磁场。

(2)无刷直流电机定子为多槽结构，根据电机学原理，按60度相带法对绕组进行分相。将定子按圆周方向展开，当A、B相绕组通电时，定子中形成如图2所示的磁场，磁场沿圆周方向每间隔180度电角度方向交变一次。

电机转子是多极结构，如图2所示。当电机定子N极和转子S极位置存在一个夹角时，转子必然受到电磁转矩的作用。一线通直流电，电机产生的静转矩曲线，即电磁转矩与定转子磁极位置夹角的关系如图3所示。

(3)理想空载情况下，转子在电磁转矩作用下会停止在稳定平衡点Q的位置，从而实现了电机转子的定位。由于实际轴系中存在摩擦阻力，电机转子最终会定位在电磁转矩与负载阻力矩相平衡的电角度Δθ处，该角度称为失调角。与Q点相似的P点和S点，理论上电磁转矩也为零，只是对应定子和转子的N极和N极重合，S极和S极重合，是不稳定平衡点，不能用做定位点。

(4)对于特定的洗衣机，电机负载阻力矩一定时，电磁转矩越大，对应的失调角越小，定位精度就越高，而电磁转矩大小取决于AB相绕组所通直流定位电流的大小，可根据实际精度需要确定所需定位电流的大小。

如图1所示，对某一款应用于5.0kg衣物的全自动波轮式洗衣机直接驱动无刷直流电机系统，在AB线通1A的直流电流，空载情况下定位精度优于2°，负载情况下定位精度优于5°，实现了转子的精确定位要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种用于直驱式洗衣机的无刷直流电机转子的精确定位方法，其特征在于，一、将电机的定子部分与机壳相连接，然后装配在洗衣机上，确定电机定子绕组的空间位置，定子的安装位置与洗衣机专用离合器的定子齿位置互相配合；二、给电机定子的A、B两相绕组通直流电，所述给电机定子的A、B两相绕组通直流电的电流为电机的额定电流1A；A相和B相绕组产生的合成磁势在定子中形成一个方向固定的磁场；三、根据电机学原理，按60度相带法对绕组进行分相，将定子按圆周方向展开；A、B相绕组通电后，定子中形成的磁场沿圆周方向每间隔180度电角度磁场方向交变一次；四、一线通直流电，电机中产生静转矩；五、转子在电磁转矩作用下会停止在多个稳定平衡位置中的一个，从而实现了电机转子的定位。