摩托車用直流無刷起動(dòng)磁電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
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飛輪轉(zhuǎn)子由低碳鋼冷拉而成。飛輪轉(zhuǎn)子內(nèi)腔均勻粘貼的6塊鐵氧體磁瓦，由于定子上繞制多層整距分部繞組，為了獲得較大的電磁轉(zhuǎn)矩，減小脈動(dòng)，磁瓦的極弧角度選擇得遠(yuǎn)大于120°電角度［2，3］，設(shè)計(jì)中選擇為140°電角度。
為了確保運(yùn)行時(shí)每個(gè)時(shí)刻三相半橋中總有一個(gè)橋臂通電，避免起動(dòng)死區(qū)，飛輪端面弧形位置傳感器磁鋼空間電角度應(yīng)大于120°，實(shí)際設(shè)計(jì)為140°電角度。
5 驅(qū)動(dòng)電路
由于直流無刷起動(dòng)磁電機(jī)的起動(dòng)電流很大，為了簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路，節(jié)省功率MOS管，選擇三相半橋方案。每相繞組輪流各導(dǎo)通120°電角度，與三相全橋相比，功率器件費(fèi)用減少1／2，也防止了全橋有可能出現(xiàn)的功率管同臂導(dǎo)通現(xiàn)象，功率管工作安全性大大提高。不但降低了成本，而且提高了可靠性，由于功率MOS管導(dǎo)通電阻具有正溫度系數(shù)，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有自動(dòng)均流特性，三相都采用3個(gè)2SK1506功率MOS管并聯(lián)工作。
起動(dòng)時(shí)若起動(dòng)電流太大，對(duì)電池不利，因此二相繞組不能同時(shí)通電。飛輪端面弧形位置傳感器磁鋼空間電角度大于120°，為140°電角度，位置傳感器3個(gè)霍爾元件空間相距120°電角度，會(huì)出現(xiàn)2個(gè)霍爾元件同時(shí)有位置信號(hào)輸出。在控制電路中必需對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)下一個(gè)霍爾元件剛有位置信號(hào)輸出時(shí)，立即驅(qū)動(dòng)相應(yīng)功率管導(dǎo)通，同時(shí)封鎖前一相功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，確保每一時(shí)刻有且僅有一相繞組通電，確保正常起動(dòng)。
直流無刷起動(dòng)磁電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。T1～T10為9014，T11～T13為8050，T14～T16為8550，M1～M3為功率MOS管，A、B、C為電機(jī)三相繞組。R15～R17與C2～C4構(gòu)成阻容吸收電路。功率MOS管為電壓跟隨推挽輸出驅(qū)動(dòng)，管耗低。系統(tǒng)通電時(shí)，C1上電壓緩慢上升，T10截止，T4、T5、T6導(dǎo)通，確保各功率MOS管都處于截止?fàn)顟B(tài)，避免誤動(dòng)作損壞功率MOS管。經(jīng)過幾十ms延時(shí)，T10導(dǎo)通，T4、T5、T6截止，允許電機(jī)起動(dòng)。HA、HB、HC為3個(gè)霍爾元件傳感器，傳感器為集電極開路輸出，需上拉電阻，有磁場(chǎng)時(shí)輸出0，無磁場(chǎng)時(shí)輸出1。假定通電后HA上先有磁場(chǎng)而輸出0，T1截止，M1導(dǎo)通，A相繞組通電，電機(jī)起動(dòng)；同時(shí)經(jīng)R10使T9導(dǎo)通，M3不能導(dǎo)通，僅A相繞組通電。電機(jī)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)HB上有磁場(chǎng)而輸出0時(shí)，T2截止，M2導(dǎo)通，B相通電；同時(shí)T7導(dǎo)通，封鎖A相。同樣HC上有磁場(chǎng)而輸出0時(shí)，C相通電，由R12封鎖B相。這樣周而復(fù)始，電機(jī)迅速起動(dòng)起來。此電路簡(jiǎn)單、可靠、成本低。
6 技術(shù)指標(biāo)
所研制的直流無刷起動(dòng)磁電機(jī)適用于AX100型摩托車。電機(jī)飛輪外徑112mm，壁厚4．5mm，軸向總長度80mm，鐵心長度50mm，空氣隙1．2mm，磁瓦厚9mm。三相起動(dòng)繞組采用Φ0.9mm漆包線，每相有3條并聯(lián)支路，每條并聯(lián)支路48匝。發(fā)電繞組采用Φ0.8mm漆包線，共56匝。其主要技術(shù)指標(biāo)為：
（1）起動(dòng)性能
起動(dòng)繞組為短期工作制，配用12V、7Ah鉛酸蓄電池。按每30s時(shí)間間隔起動(dòng)1次，每次工作6s考核。
最小堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不小于：5Nm
最大堵轉(zhuǎn)電流不大于：120A
空載轉(zhuǎn)速不小于：1 200r／min
（2）發(fā)電性能
單相交流發(fā)電繞組為連續(xù)工作制。要求充電電流在飛輪轉(zhuǎn)速為2 200r／min時(shí)1．0A，飛輪的轉(zhuǎn)速為8 000r／min時(shí)6．0A。
參考文獻(xiàn)：
［1］ 陳益廣．摩托車用直流無刷起動(dòng)磁電機(jī)的設(shè)計(jì)［J］．微電機(jī)，2000，（6），6－7．
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［3］EL－Sharkawi M A．Developmentation of High Performance Variable Structure Tracking Controlfor Brushless Motors［J］．IEEE Trasactions on Energy Conversion,1991,6(1).(end)
評(píng)論