Initial rotor position detection of a brushless dc motor

Abstract

Suurta tehotiheyttä, suurta vääntömomenttia, pientä kokoa ja huoltovapautta vaativissa sovelluksissa käytetään enenevässä määrin harjattomia tasavirtamoottoreita. Harjaton tasavirtamoottori vaatii toimiakseen kolmivaiheisen vaihtosuuntaajan, joka vastaa harjallisen tasavirtamoottorin mekaanista kommutaattoria. Moottoria syöttävän vaihtosuuntaajan ohjaukseen tarvitaan tieto roottorin asennosta. Liikeanturittomat moottorin kommutointimenetelmät perustuvat yleensä pyörivän kestomagneettiroottorin staattoriin indusoimaan liikejännitteeseen eli vastasähkömotoriseen voimaan. Kelluvan vaiheen vasta-smv:n nollakohdan ylityksestä voidaan päätellä oikea hetki kommutoida. Liikejännite on suoraan verrannollinen roottorin pyörimisnopeuteen, joten roottorin ollessa pysähdyksissä ei staattoriin indusoidu jännitettä. Paikallaan olevan roottorin asennon tunnistamiseksi on staattoriin syötettävä jännitepulsseja, joiden aikaansaamien jännite- ja virtavasteiden perusteella voidaan päätellä roottorin asento.

Tässä työssä tutkitaan asennon tunnistamista virtavasteiden, pääjännitevasteiden ja vaihevirtojen vaimenemisen avulla. Tutkittavassa moottorissa kestomagneetit on sijoitettu roottorin sisään, jolloin avonapaisuus aiheuttaa staattorin induktanssin vaihtelun roottorin asennon funktiona. Avonapaisuus ei kuitenkaan auta kestomagneettien napaisuuden tunnistamisessa, koska tunnistamiseen tarvitaan kyllästystä. Kestomagneettien magnetoidessa samaan suuntaan staattorivirran kanssa, voi kokonaisvuo aiheuttaa kyllästyksen. Kyllästys johtaa induktanssin pienenemiseen, minkä avulla napaisuus voidaan tunnistaa. Tutkittavan moottorin asento voidaan tunnistaa luotettavasti kummallakin roottorin navalla, mutta moottori ei kyllästy, joten roottorin kestomagneettien napaisuutta on vaikea tunnistaa.