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)
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):
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評(píng)論