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一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2022-08-05
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2022-11-08
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2042-08-05
基本信息
有效性 实质审查 专利类型 发明专利
申请号 CN202210944097.6 申请日 2022-08-05
公开/公告号 CN115225009A 公开/公告日 2022-10-21
授权日 预估到期日 2042-08-05
申请年 2022年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 H02P25/098H02P21/18H02P21/20 主分类号 H02P25/098
是否联合申请 独立申请 文献类型号 A
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 99 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 苏州金钥匙自动化设备有限公司 当前专利权人 苏州金钥匙自动化设备有限公司
发明人 王徐娇、罗成 第一发明人 王徐娇
地址 江苏省苏州市太仓市太仓港经济技术开发区北环路16号港城广场3号楼1103-06室 邮编 215400
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省苏州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
嘉兴华实知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
孙艳
摘要
本发明公开一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统,涉及电机拖动领域。本发明包括:转子位置检测单元,用于采集开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录;定子线圈组电流检测单元,用于采集定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录;霍尔元件组,用于检测开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录;供电单元,用于对定子线圈组输入驱动电流;转矩控制单元,生成对定子线圈组的调节驱动电流,使得开关磁阻电机转矩脉动降低。本发明通过控制定子线圈组中驱动电流,有效降低了开关磁阻电机的转矩脉动。
  • 摘要附图
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图1
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图2
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图3
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图4
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图5
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图6
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图7
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图8
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图9
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图10
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图11
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
  • 说明书附图:图12
    一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-11-08 实质审查的生效 IPC(主分类): H02P 25/098 专利申请号: 202210944097.6 申请日: 2022.08.05
2 2022-10-21 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统,其特征在于,包括,
转子位置检测单元,用于采集所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录;
定子线圈组电流检测单元,用于采集定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录;
霍尔元件组,用于检测所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录;
转矩控制单元,用于在保持转矩均值不变的情况下,根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录以及所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录,生成对定子线圈组的调节驱动电流,使得所述开关磁阻电机转矩脉动降低;
供电单元,用于对定子线圈组输入驱动电流。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述在保持转矩均值不变的情况下,根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录以及所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录,生成对定子线圈组的调节驱动电流,使得所述开关磁阻电机转矩脉动降低的步骤,包括,
获取所述开关磁阻电机的设定转矩脉动幅度;
获取所述开关磁阻电机的设定转矩均值;
获取所述开关磁阻电机的转矩的历史记录;
根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录、所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录以及所述开关磁阻电机的转矩的历史记录,获取所述开关磁阻电机的实时转矩;
根据所述开关磁阻电机的设定转矩脉动幅度、所述开关磁阻电机的设定转矩均值获取所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩;
根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩、所述开关磁阻电机的实时转矩获取所述定子线圈组下一时刻所需驱动电流作为调节驱动电流。

3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录、所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录以及所述开关磁阻电机的转矩的历史记录,获取所述开关磁阻电机的实时转矩的步骤,包括,根据所述开关磁阻电机内若干位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,建立所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录;
根据所述转子相对于所述定子的角度偏转位置的历史记录、所述定子线圈组内的驱动电流的历史记录以及所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录,建立转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系;
根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录获取所述转子的转速历史记录;
获取所述开关磁阻电机的转矩的历史记录;
根据所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录、所述转子的转速历史记录以及所述开关磁阻电机的转矩的历史记录,建立磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系;
根据所述定子线圈组内的实时驱动电流以及所述转子相对于定子的实时角度偏转位置,代入所述转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系,获取所述开关磁阻电机内的实时磁场状态模型;
根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录获取所述转子的实时转速;
根据所述开关磁阻电机内的实时磁场状态模型以及所述转子的实时转速,带入所述磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系,获取所述开关磁阻电机的实时转矩。

4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩、所述开关磁阻电机的实时转矩获取所述定子线圈组下一时刻所需驱动电流作为调节驱动电流的步骤,包括,
根据所述开关磁阻电机的实时转矩获取所述转子的实时转动加速度;
根据所述转子相对于定子的实时角度偏转位置、所述转子的实时转速以及所述转子的实时转动加速度,获取所述转子的下一时刻的预测速度和所述转子相对于定子的下一时刻的预测位置;
根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩以及所述转子的下一时刻的预测速度,代入所述磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系,获取所述开关磁阻电机的下一时刻目标磁场状态;
根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标磁场状态以及所述转子相对于定子的下一时刻的预测位置,代入所述转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系,获取所述定子线圈组内下一时刻的目标驱动电流;
将所述定子线圈组内下一时刻的目标驱动电流作为调节驱动电流。

5.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述根据所述开关磁阻电机内若干位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,建立所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录的步骤,包括,
在所述开关磁阻电机内选取用于设置霍尔元件组的若干位置点作为磁场检测点;
获取所述磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录;
根据所述磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录,筛选出若干个历史时刻的磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录;
获取所述开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置;
根据所述开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置以及若干个历史时刻的磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录,获取若干个历史时刻的所述开关磁阻电机内的磁场状态模型;
将若干个历史时刻的所述开关磁阻电机内的磁场状态模型按照时间顺序组合得到所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录。

6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述在所述开关磁阻电机内选取用于设置霍尔元件组的若干位置点作为磁场检测点的步骤,包括,
在所述开关磁阻电机内随机选取用于设置霍尔元件组的若干个初始位置点;
获取所述初始位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录;
根据所述初始位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,获取所述初始位置点的磁感线方向的变化率和磁场强度的变化率;
获取所述霍尔元件组的可用数量;
将所述初始位置点的磁感线方向的变化率和磁场强度的变化率分别由高至低进行排列,根据所述霍尔元件组的可用数量,筛选出若干个磁场检测点。

7.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述获取所述磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录的步骤,包括,
根据所述开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置,获取所述开关磁阻电机中的空腔结构历史记录;
获取若干个所述磁场检测点之间的相对位置关系;
在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据。

8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据的步骤,包括,
若同一个空腔结构中位于同一个所述定子线圈的磁极一侧的多个所述磁场检测点处的任意两个的磁感线方向相互平行,则将该两个磁场检测点采集的磁感线方向和磁场强度作为异常数据进行剔除。

9.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据的步骤,包括,
若同一个空腔结构中位于同一个所述定子线圈的磁极一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向相同,且与所述转子旋转轴线的距离相同,则将该多个磁场检测点采集的磁感线方向和磁场强度作为异常数据进行剔除。

10.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据的步骤,包括,
若同一个空腔结构中位于同一个所述定子线圈的磁极一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向相同且磁场强度相同,则将该多个磁场检测点采集的磁感线方向和磁场强度作为异常数据进行剔除。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于电机拖动技术领域,特别是涉及一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统。

背景技术

[0002] 开关磁阻电机依靠定子的通电线圈产生可变磁场,依靠磁阻最小原理驱动硅钢片材质的转子转动。在同一对通电线圈通电期间通常是使用方波电流进行驱动,从而导致转子转动过程中转矩大小处于变动状态,产生转矩脉动。
[0003] 现有方式是将开关磁阻电机的转子输出轴串联大质量飞轮用以降低转动脉动,但是此种方式受限于结构笨重导致应用范围较窄。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统,通过控制定子线圈组中驱动电流,有效降低了开关磁阻电机的转矩脉动。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006] 本发明提供一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统,其包括:
[0007] 转子位置检测单元,用于采集所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录;
[0008] 定子线圈组电流检测单元,用于采集定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录;
[0009] 霍尔元件组,用于检测所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录;
[0010] 供电单元,用于对定子线圈组输入驱动电流;
[0011] 转矩控制单元,用于在保持转矩均值不变的情况下,根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录以及所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录,生成对定子线圈组的调节驱动电流,使得所述开关磁阻电机转矩脉动降低。
[0012] 在本发明的一个实施例中,所述在保持转矩均值不变的情况下,根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录以及所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录,生成对定子线圈组的调节驱动电流,使得所述开关磁阻电机转矩脉动降低的步骤,包括,
[0013] 获取所述开关磁阻电机的设定转矩脉动幅度;
[0014] 获取所述开关磁阻电机的设定转矩均值;
[0015] 获取所述开关磁阻电机的转矩的历史记录;
[0016] 根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录、所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录以及所述开关磁阻电机的转矩的历史记录,获取所述开关磁阻电机的实时转矩;
[0017] 根据所述开关磁阻电机的设定转矩脉动幅度、所述开关磁阻电机的设定转矩均值获取所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩;
[0018] 根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩、所述开关磁阻电机的实时转矩获取所述定子线圈组下一时刻所需驱动电流作为调节驱动电流。
[0019] 在本发明的一个实施例中,所述根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录、所述开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录以及所述开关磁阻电机的转矩的历史记录,获取所述开关磁阻电机的实时转矩的步骤,包括,
[0020] 根据所述开关磁阻电机内若干位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,建立所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录;
[0021] 根据所述转子相对于所述定子的角度偏转位置的历史记录、所述定子线圈组内的驱动电流的历史记录以及所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录,建立转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系;
[0022] 根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录获取所述转子的转速历史记录;
[0023] 获取所述开关磁阻电机的转矩的历史记录;
[0024] 根据所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录、所述转子的转速历史记录以及所述开关磁阻电机的转矩的历史记录,建立磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系;
[0025] 根据所述定子线圈组内的实时驱动电流以及所述转子相对于定子的实时角度偏转位置,代入所述转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系,获取所述开关磁阻电机内的实时磁场状态模型;
[0026] 根据所述开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录获取所述转子的实时转速;
[0027] 根据所述开关磁阻电机内的实时磁场状态模型以及所述转子的实时转速,带入所述磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系,获取所述开关磁阻电机的实时转矩。
[0028] 在本发明的一个实施例中,所述根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩、所述开关磁阻电机的实时转矩获取所述定子线圈组下一时刻所需驱动电流作为调节驱动电流的步骤,包括,
[0029] 根据所述开关磁阻电机的实时转矩获取所述转子的实时转动加速度;
[0030] 根据所述转子相对于定子的实时角度偏转位置、所述转子的实时转速以及所述转子的实时转动加速度,获取所述转子的下一时刻的预测速度和所述转子相对于定子的下一时刻的预测位置;
[0031] 根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标转矩以及所述转子的下一时刻的预测速度,代入所述磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系,获取所述开关磁阻电机的下一时刻目标磁场状态;
[0032] 根据所述开关磁阻电机的下一时刻目标磁场状态以及所述转子相对于定子的下一时刻的预测位置,代入所述转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系,获取所述定子线圈组内下一时刻的目标驱动电流;
[0033] 将所述定子线圈组内下一时刻的目标驱动电流作为调节驱动电流。
[0034] 在本发明的一个实施例中,所述根据所述开关磁阻电机内若干位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,建立所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录的步骤,包括,
[0035] 在所述开关磁阻电机内选取用于设置霍尔元件组的若干位置点作为磁场检测点;
[0036] 获取所述磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录;
[0037] 根据所述磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录,筛选出若干个历史时刻的磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录;
[0038] 获取所述开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置;
[0039] 根据所述开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置以及若干个历史时刻的磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录,获取若干个历史时刻的所述开关磁阻电机内的磁场状态模型;
[0040] 将若干个历史时刻的所述开关磁阻电机内的磁场状态模型按照时间顺序组合得到所述开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录。
[0041] 在本发明的一个实施例中,所述在所述开关磁阻电机内选取用于设置霍尔元件组的若干位置点作为磁场检测点的步骤,包括,
[0042] 在所述开关磁阻电机内随机选取用于设置霍尔元件组的若干个初始位置点;
[0043] 获取所述初始位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录;
[0044] 根据所述初始位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,获取所述初始位置点的磁感线方向的变化率和磁场强度的变化率;
[0045] 获取所述霍尔元件组的可用数量;
[0046] 将所述初始位置点的磁感线方向的变化率和磁场强度的变化率分别由高至低进行排列,根据所述霍尔元件组的可用数量,筛选出若干个磁场检测点。
[0047] 在本发明的一个实施例中,所述获取所述磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录的步骤,包括,
[0048] 根据所述开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置,获取所述开关磁阻电机中的空腔结构历史记录;
[0049] 获取若干个所述磁场检测点之间的相对位置关系;
[0050] 在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据。
[0051] 在本发明的一个实施例中,所述在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据的步骤,包括,
[0052] 若同一个空腔结构中位于同一个所述定子线圈的磁极一侧的多个所述磁场检测点处的任意两个的磁感线方向相互平行,则将该两个磁场检测点采集的磁感线方向和磁场强度作为异常数据进行剔除。
[0053] 在本发明的一个实施例中,所述在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据的步骤,包括,
[0054] 若同一个空腔结构中位于同一个所述定子线圈的磁极一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向相同,且与所述转子旋转轴线的距离相同,则将该多个磁场检测点采集的磁感线方向和磁场强度作为异常数据进行剔除。
[0055] 在本发明的一个实施例中,所述在同一个所述开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于所述定子线圈一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则剔除异常数据的步骤,包括,
[0056] 若同一个空腔结构中位于同一个所述定子线圈的磁极一侧的多个所述磁场检测点处的磁感线方向相同且磁场强度相同,则将该多个磁场检测点采集的磁感线方向和磁场强度作为异常数据进行剔除。
[0057] 本发明通过控制定子线圈组中驱动电流,有效降低了开关磁阻电机的转矩脉动。
[0058] 当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

实施方案

[0072] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0073] 由于开关磁阻电机在运行过程中转矩脉动过大,对电机的正常稳定工作产量不良影响。
[0074] 请参阅图1至2所示,本发明提供了一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统,可以包括转子位置检测单元、定子线圈组电流检测单元、霍尔元件组、转矩控制单元以及供电单元。在实施过程中,转子位置检测单元用于执行步骤S1采集开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录。定子线圈组电流检测单元可以用于执行步骤S2采集定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录。霍尔元件组可以用于执行步骤S3检测开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录。霍尔元件可以采用内嵌的形式设置在开关磁阻电机的零件表面。转矩控制单元可以用于执行步骤S4在保持转矩均值不变的情况下,根据开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录以及开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录,生成对定子线圈组的调节驱动电流,使得开关磁阻电机转矩脉动降低。供电单元可以用于执行步骤S5对定子线圈组输入驱动电流。本方案通过调节定子线圈组的调节驱动电流,降低转子转动过程中的转矩脉动,提高了开关磁阻电机运行过程中的稳定性和平顺性。
[0075] 请参阅图3所示,为了实现降低转矩脉冲的目的,需要对调节驱动电流进行预判,为了实现此目的,上述的步骤S4中可以首先执行步骤S41获取开关磁阻电机的设定转矩脉动幅度。接下来可以执行步骤S42获取开关磁阻电机的设定转矩均值,接下来可以执行步骤S43获取开关磁阻电机的转矩的历史记录。接下来可以执行步骤S44根据开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录、开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录以及开关磁阻电机的转矩的历史记录,获取开关磁阻电机的实时转矩。接下来可以执行步骤S45根据开关磁阻电机的设定转矩脉动幅度、开关磁阻电机的设定转矩均值获取开关磁阻电机的下一时刻目标转矩。最后可以执行步骤S46根据开关磁阻电机的下一时刻目标转矩、开关磁阻电机的实时转矩获取定子线圈组下一时刻所需驱动电流作为调节驱动电流。本方案所称的下一刻,可以是间隔一个主动调节周期的下一时刻。通过上述方式,削平转矩波形图峰值和谷值,起到降低转矩脉动的效果,能够对实现对调节驱动电流的准确预判计算,在此期间,对定子线圈组发热控制,改变定子线圈组中的平脉冲驱动电流,保持电流波形的有效值相同。
[0076] 请参阅图4所示,由于开关磁阻电机在正常工作过程中驱动负载,因为难以对开关磁阻电机的实时转矩进行准确测量,为了解决此问题,上述步骤S44中可以首先执行步骤S441根据开关磁阻电机内若干位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,建立开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录。接下来可以执行步骤S442根据转子相对于定子的角度偏转位置的历史记录、定子线圈组内的驱动电流的历史记录以及开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录,建立转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系。接下来可以执行步骤S443根据开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录获取转子的转速历史记录。接下来可以执行步骤S444获取开关磁阻电机的转矩的历史记录。接下来可以执行步骤S445根据开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录、转子的转速历史记录以及开关磁阻电机的转矩的历史记录,建立磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系。接下来可以执行步骤S446根据定子线圈组内的实时驱动电流以及转子相对于定子的实时角度偏转位置,代入转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系,获取开关磁阻电机内的实时磁场状态模型。接下来可以执行步骤S447根据开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录获取转子的实时转速。最后可以执行步骤S448根据开关磁阻电机内的实时磁场状态模型以及转子的实时转速,带入磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系,获取开关磁阻电机的实时转矩。通过间接测算的方式,不影响开关磁阻电机对负载的正常驱动也能够准确测算出实时转矩。
[0077] 请参阅图5所示,开关磁阻电机原理上是依靠定子线圈组通电产生的磁场驱动转子转动,为了实现对转矩脉动的有效控制,需要对调节驱动电流进行准确控制,为了实现此技术目的,上述的步骤S46中可以首先执行步骤S461根据开关磁阻电机的实时转矩获取转子的实时转动加速度。接下来可以执行步骤S462根据转子相对于定子的实时角度偏转位置、转子的实时转速以及转子的实时转动加速度,获取转子的下一时刻的预测速度和转子相对于定子的下一时刻的预测位置。接下来可以执行步骤S463根据开关磁阻电机的下一时刻目标转矩以及转子的下一时刻的预测速度,代入磁场状态‑转子转速‑转矩映射关系,获取开关磁阻电机的下一时刻目标磁场状态。接下来可以执行步骤S464根据开关磁阻电机的下一时刻目标磁场状态以及转子相对于定子的下一时刻的预测位置,代入转子位置‑线圈电流状态‑磁场状态映射关系,获取定子线圈组内下一时刻的目标驱动电流。最后可以执行步骤S465将定子线圈组内下一时刻的目标驱动电流作为调节驱动电流。通过上述方式准确预估定子线圈组内下一时刻的目标驱动电流,从而实现对转矩脉动的有效控制。
[0078] 请参阅图6、9、10以及11所示,为了实现对开关磁阻电机内磁场状态的准确建模,上述方案中的步骤S441可以首先执行步骤S4411在开关磁阻电机内选取用于设置霍尔元件组的若干位置点作为磁场检测点。接下来可以执行步骤S4412获取磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录。接下来可以执行步骤S4413根据磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录,筛选出若干个历史时刻的磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录。接下来可以执行步骤S4414获取开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置。开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置可以如图9所示。接下来可以执行步骤S4415根据开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置以及若干个历史时刻的磁场检测点处的磁感线方向和磁场强度和历史记录,获取若干个历史时刻的开关磁阻电机内的磁场状态模型,例如图10所示为某一时刻开关磁阻电机中磁感线方向和磁场强度分布的周向剖面示意图。最后可以执行步骤S4416将若干个历史时刻的开关磁阻电机内的磁场状态模型按照时间顺序组合得到开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录,例如图11所示为某一时刻磁场状态模型的周向剖面示意图。通过上述方式建立开关磁阻电机内的磁场状态模型的历史记录,从而能够准确反映出开关磁阻电机内磁场状态。
[0079] 请参阅图7所示,由于精密霍尔元件价格昂贵且开关磁阻电机内部空间有限,并且由于开关磁阻电机的控制系统多使用单片机作为转矩控制单元的控制运算芯片,为了降低运算压力提高处理速度,不宜设置数量过多的霍尔元件,因此上述的步骤S4411中可以首先执行步骤S44111在开关磁阻电机内随机选取用于设置霍尔元件组的若干个初始位置点。接下来可以执行步骤S44112获取初始位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录。接下来可以执行步骤S44113根据初始位置点的磁感线方向和磁场强度的历史记录,获取初始位置点的磁感线方向的变化率和磁场强度的变化率。接下来可以执行步骤S44114获取霍尔元件组的可用数量。接下来可以执行步骤S44115将初始位置点的磁感线方向的变化率和磁场强度的变化率分别由高至低进行排列,根据霍尔元件组的可用数量,筛选出若干个磁场检测点。通过筛选出磁场检测点,提高了转矩控制单元的响应速度。
[0080] 请参阅图8和12所示,由于高灵敏的霍尔元件在复杂的工作环境中容易产生异常值,为了避免异常值对系统的正常运行造成不良影响,上述的方案步骤S4412中可以首先执行步骤S44121根据开关磁阻电机中定子和转子线圈的形状和相对位置,获取开关磁阻电机中的空腔结构历史记录。接下来可以执行步骤S4412获取若干个磁场检测点之间的相对位置关系。在同一个开关磁阻电机中的空腔结构中,若空腔结构中位于定子线圈一侧的多个磁场检测点处的磁感线方向和/或磁场强度异常,则接下来可以执行步骤S44123剔除异常数据。具体而言,若出现以下三种情况,可以判断为异常值:
[0081] A、同一个空腔结构中位于同一个定子线圈的磁极一侧的多个磁场检测点处的任意两个的磁感线方向相互平行。
[0082] B、同一个空腔结构中位于同一个定子线圈的磁极一侧的多个磁场检测点处的磁感线方向相同,且与转子旋转轴线的距离相同。
[0083] C、同一个空腔结构中位于同一个定子线圈的磁极一侧的多个磁场检测点处的磁感线方向相同且磁场强度相同。
[0084] 上述的空腔结构为图12中箭头指向的未封闭空腔结构。
[0085] 综上,本方案在实施过程中,保持转矩均值不变的情况下,根据开关磁阻电机中转子相对于定子的实时角度偏转位置以及历史记录、定子线圈组内的实时驱动电流以及历史记录以及开关磁阻电机内若干位置点的实时磁感线方向和实时磁场强度以及历史记录,生成对定子线圈组的调节驱动电流,使得开关磁阻电机转矩脉动降低。通过控制定子线圈组中驱动电流,有效降低了开关磁阻电机的转矩脉动。
[0086] 本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例,但是正如本领域技术人员将认识和理解的,各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的,可以按照本发明实施例的上述描述来对本发明进行这些修改,并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
[0087] 本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外,已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而,相关领域的技术人员将会认识到,本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践,或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下,并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
[0088] 因而,尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述,但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内,并且应当理解,在某些情况下,在未背离所提出发明的范围和精神的前提下,在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此,可以进行许多修改,以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例,但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而,本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

附图说明

[0059] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0060] 图1为本发明所述一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统于一实施例的模块连接和信息流向示意图;
[0061] 图2为本发明所述一种减小开关磁阻电机转矩脉动的控制系统于一实施例的实施流程示意图;
[0062] 图3为本发明所述步骤S4于一实施例的实施流程示意图;
[0063] 图4为本发明所述步骤S44于一实施例的实施流程示意图;
[0064] 图5为本发明所述步骤S46于一实施例的实施流程示意图;
[0065] 图6为本发明所述步骤S441于一实施例的实施流程示意图;
[0066] 图7为本发明所述步骤S4411于一实施例的实施流程示意图;
[0067] 图8为本发明所述步骤S4412于一实施例的实施流程示意图;
[0068] 图9为本发明所述开关磁阻电机于一实施例的定子和转子线圈的形状和相对位置示意图;
[0069] 图10为本发明所述开关磁阻电机内磁感线方向和磁场强度于一实施例的剖面示意图;
[0070] 图11为本发明所述开关磁阻电机内的磁场状态模型于一实施例的剖面示意图;
[0071] 图12为本发明所述开关磁阻电机中的空腔结构于一实施例的剖面示意图。
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