摩托车用直流无刷起动磁电机及驱动电路设计
4 转子结构
飞轮转子由低碳钢冷拉而成。飞轮转子内腔均匀粘贴的6块铁氧体磁瓦，由于定子上绕制多层整距分部绕组，为了获得较大的电磁转矩，减小脉动，磁瓦的极弧角度选择得远大于120°电角度［2，3］，设计中选择为140°电角度。
为了确保运行时每个时刻三相半桥中总有一个桥臂通电，避免起动死区，飞轮端面弧形位置传感器磁钢空间电角度应大于120°，实际设计为140°电角度。
5 驱动电路
由于直流无刷起动磁电机的起动电流很大，为了简化驱动电路，节省功率MOS管，选择三相半桥方案。每相绕组轮流各导通120°电角度，与三相全桥相比，功率器件费用减少1／2，也防止了全桥有可能出现的功率管同臂导通现象，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管导通电阻具有正温度系数，并联运行时有自动均流特性，三相都采用3个2SK1506功率MOS管并联工作。
起动时若起动电流太大，对电池不利，因此二相绕组不能同时通电。飞轮端面弧形位置传感器磁钢空间电角度大于120°，为140°电角度，位置传感器3个霍尔元件空间相距120°电角度，会出现2个霍尔元件同时有位置信号输出。在控制电路中必需对位置信号进行处理，当下一个霍尔元件刚有位置信号输出时，立即驱动相应功率管导通，同时封锁前一相功率管驱动信号，确保每一时刻有且仅有一相绕组通电，确保正常起动。
直流无刷起动磁电机的驱动电路如图4所示。T1～T10为9014，T11～T13为8050，T14～T16为8550，M1～M3为功率MOS管，A、B、C为电机三相绕组。R15～R17与C2～C4构成阻容吸收电路。功率MOS管为电压跟随推挽输出驱动，管耗低。系统通电时，C1上电压缓慢上升，T10截止，T4、T5、T6导通，确保各功率MOS管都处于截止状态，避免误动作损坏功率MOS管。经过几十ms延时，T10导通，T4、T5、T6截止，允许电机起动。HA、HB、HC为3个霍尔元件传感器，传感器为集电极开路输出，需上拉电阻，有磁场时输出0，无磁场时输出1。假定通电后HA上先有磁场而输出0，T1截止，M1导通，A相绕组通电，电机起动；同时经R10使T9导通，M3不能导通，仅A相绕组通电。电机旋转，当HB上有磁场而输出0时，T2截止，M2导通，B相通电；同时T7导通，封锁A相。同样HC上有磁场而输出0时，C相通电，由R12封锁B相。这样周而复始，电机迅速起动起来。此电路简单、可靠、成本低。
飞轮转子由低碳钢冷拉而成。飞轮转子内腔均匀粘贴的6块铁氧体磁瓦，由于定子上绕制多层整距分部绕组，为了获得较大的电磁转矩，减小脉动，磁瓦的极弧角度选择得远大于120°电角度［2，3］，设计中选择为140°电角度。
为了确保运行时每个时刻三相半桥中总有一个桥臂通电，避免起动死区，飞轮端面弧形位置传感器磁钢空间电角度应大于120°，实际设计为140°电角度。
5 驱动电路
由于直流无刷起动磁电机的起动电流很大，为了简化驱动电路，节省功率MOS管，选择三相半桥方案。每相绕组轮流各导通120°电角度，与三相全桥相比，功率器件费用减少1／2，也防止了全桥有可能出现的功率管同臂导通现象，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管导通电阻具有正温度系数，并联运行时有自动均流特性，三相都采用3个2SK1506功率MOS管并联工作。
起动时若起动电流太大，对电池不利，因此二相绕组不能同时通电。飞轮端面弧形位置传感器磁钢空间电角度大于120°，为140°电角度，位置传感器3个霍尔元件空间相距120°电角度，会出现2个霍尔元件同时有位置信号输出。在控制电路中必需对位置信号进行处理，当下一个霍尔元件刚有位置信号输出时，立即驱动相应功率管导通，同时封锁前一相功率管驱动信号，确保每一时刻有且仅有一相绕组通电，确保正常起动。
直流无刷起动磁电机的驱动电路如图4所示。T1～T10为9014，T11～T13为8050，T14～T16为8550，M1～M3为功率MOS管，A、B、C为电机三相绕组。R15～R17与C2～C4构成阻容吸收电路。功率MOS管为电压跟随推挽输出驱动，管耗低。系统通电时，C1上电压缓慢上升，T10截止，T4、T5、T6导通，确保各功率MOS管都处于截止状态，避免误动作损坏功率MOS管。经过几十ms延时，T10导通，T4、T5、T6截止，允许电机起动。HA、HB、HC为3个霍尔元件传感器，传感器为集电极开路输出，需上拉电阻，有磁场时输出0，无磁场时输出1。假定通电后HA上先有磁场而输出0，T1截止，M1导通，A相绕组通电，电机起动；同时经R10使T9导通，M3不能导通，仅A相绕组通电。电机旋转，当HB上有磁场而输出0时，T2截止，M2导通，B相通电；同时T7导通，封锁A相。同样HC上有磁场而输出0时，C相通电，由R12封锁B相。这样周而复始，电机迅速起动起来。此电路简单、可靠、成本低。
6 技术指标
所研制的直流无刷起动磁电机适用于AX100型摩托车。电机飞轮外径112mm，壁厚4．5mm，轴向总长度80mm，铁心长度50mm，空气隙1．2mm，磁瓦厚9mm。三相起动绕组采用Φ0.9mm漆包线，每相有3条并联支路，每条并联支路48匝。发电绕组采用Φ0.8mm漆包线，共56匝。其主要技术指标为：
（1）起动性能
起动绕组为短期工作制，配用12V、7Ah铅酸蓄电池。按每30s时间间隔起动1次，每次工作6s考核。
最小堵转转矩不小于：5Nm
最大堵转电流不大于：120A
空载转速不小于：1 200r／min
（2）发电性能
单相交流发电绕组为连续工作制。要求充电电流在飞轮转速为2 200r／min时1．0A，飞轮的转速为8 000r／min时6．0A。
参考文献：
［1］ 陈益广．摩托车用直流无刷起动磁电机的设计［J］．微电机，2000，（6），6－7．
［2］ 莫会成．永磁交流伺服电动机的设计特点［J］．微电机，1993，（1），6－9．
［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)
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