[發明專利]一種直流無刷電機系統及其驅動方法

有效

• 申請號: 201010282612.6
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN102013861A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 李伊珂;趙劍;安東尼奧·巴克
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明的實施例涉及直流無刷電機，尤其涉及用于減小電流尖刺和電壓尖刺的直流無刷電機。?

背景技術

電機驅動被廣泛應用于CPU散熱風扇中。其基本原理為當線圈通電時，在電機兩端產生磁場，從而在電機兩端產生磁力。?

通常根據電源的性質將電機分為直流電機和交流電機。直流電機通常采用永磁鐵作為定子，并采用受外部驅動的通電線圈作為轉子。該轉子相當于一個電磁鐵。當有電流流過其上時，在定子的周圍將產生磁場，并在電磁兩極間產生磁力，從而在磁力的作用下轉子發生轉動。?

在直流無刷電機中，電刷被霍爾感應器取代，轉子采用永磁鐵，定子采用線圈，如圖1所示的電機。當線圈101中流過如圖所示從左至右的電流I_C時，根據右手定則，電機將產生如圖所示上面為N極，下面為S極的磁場。根據同性相斥、異性相吸的原理，此時，轉子102受到力矩的作用，將逆時針轉動。?

當轉子102轉到圖2所示的位置時，轉子102的磁極和線圈101(即定子)產生的磁極處在同一條線上，將該位置稱為關鍵位置。此時，施加在轉子102上的力矩為零。如果流過線圈101的電流方向保持不變，則當轉子102轉過關鍵位置后，轉子102所受的力矩將改變方向。?

因此，為了使轉子持續朝同一個方向旋轉，流過線圈101的電流方向應該在轉子經過關鍵位置后反向，從而維持力矩方向不變(如保持力矩為逆時針方向)。現有直流無刷電機通常采用霍爾感應器來檢測并反饋轉子的位置，根據轉子的相應位置調整電流方向。只要將霍爾?感應器放在合適位置，霍爾感應器輸出的霍爾感應信號的信號幅度和極性可以反映電機力矩的方向和幅度。如圖3所示為霍爾感應器103檢測轉子102的轉動位置，圖4所示為霍爾感應器103輸出的霍爾感應信號V_HALL和轉子102的轉動位置(轉子102相對水平位置轉過的角度ω)的關系圖。?

如圖4所示，當轉子102相對于水平位置的轉動角度ω小于90度時，霍爾感應信號V_HALL為正電平；當轉動角度ω靠近90度時，霍爾感應信號V_HALL開始減小至零并在轉動角度ω為90度時變為負電平；直至轉動角度ω到270度，霍爾感應信號重新變為正電平；此后，轉動角度ω為450度時，霍爾感應信號變為負電平。霍爾感應信號V_HALL根據轉動角度ω如此循環變化正負電位，使得流經線圈101的電流相應地變化方向。?

電機的等效電路模型如圖5所示，其包括3個部分：等效寄生電感L_P、等效電阻R_P和感應電動勢V_t。其中感應電動勢V_t由轉子102在磁場中轉動產生。根據楞次定律，感應電動勢的大小與轉子的轉速和磁通密度變化率dB/dt的乘積成正比。轉子102越靠近關鍵位置，由于磁通密度變化率dB/dt減小，則感應電動勢V_t減小。?