[發明專利]一種無刷直流電機

有效

• 申請號: 201310437732.2
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103441636A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 余勛杰
• 申請（專利權）人: 余勛杰
• 主分類號: H02K29/06
• 分類號: H02K29/06;H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 臺州市中唯專利事務所(普通合伙) 33215
• 代理人: 陽建中

技術領域

本發明涉及一種無刷直流電機技術，具體是一種無刷直流電機。

背景技術

如圖3所示現有直流電機的控制機構采雙閉環控制結構，可以實現一定范圍內的速度調節，工作時它需要轉速反饋和電流反饋信息，所以通常需要設置轉速傳感器和電流傳感器；該系統的工作原理：首先速度給定一個Un*和速度反饋Un進行比較，得到速度差值，經速度調節裝置調節，輸出作為電流環的給定值Ui*與電流反饋值Ui進行比較之后，電流差值再經電流調節器進行必要的放大和校正，調節后的信號在PWM電路變換成相應的經PWM的脈沖寬度，然后綜合轉子位置信號產生所需的各相PWM控制信號，該PWM控制信號送到驅動電路，驅動三相逆變橋電路，使相應的功率開關器件工作，通過合適的PWM占空比去驅動電動機繞組；此外該結構利用轉子信號反饋將電流傳感器信號進行采樣，形成一個代表電動機轉矩的合成電流信號Ui，并使相反電動勢和相電流的相位始終保持一致；這種雙閉環控制結構由于需要PWM產品高頻脈沖信號，并配合綜合信號處理，高頻脈沖信號容易產生干擾信號，綜合信號處理的芯片需要預置程序，在使用過程中一旦出現程序混亂和死機使用者無法馬上修復，只能通過專門的儀器來初始化恢復，另外目前這種電機的控制機構由于體積較大，無法應用在電動手動工具上，在這些領域目前采用最多的還是有刷直流電機或串激電機，這種電機存在功耗和噪音高，使用壽命短、可靠性低等問題，為此在電動手動工具領域（如：電動手槍鉆、電動磨光機、電動角向磨光機、電動手提切割機等）更需要結構簡單、不易發生故障、可靠性好的電機。

發明內容

一種無刷直流電機，在電機軸上設置一個磁環，在磁環的一側設置對應磁環半圈位置的位置傳感器，通常將位置傳感器的反饋信號進行二級放大，經二級放大后的信號驅動三相逆變橋電路，使相應的功率開關器件工作，輸出相對應的相電動勢和相電流來驅動電動機繞組工作，本發明采用直接反饋放大的控制方式，無須多余的中間環節，控制電路結構簡單，控制機構體積較小，可以無刷直流電機裝配到電動的手動工具上，配合電壓調節器和電流調節器來調節速度和過流保護，保證電機可靠平穩的運行。

為實現上述目的采用以下技術方案：

一種無刷直流電機，包括電機殼體、轉子和定子，其特征在于：在電機殼體的外部設置有與轉子同軸的磁環，磁環極數與轉子的極數相對應，在所述的磁環一側還設有對應半圈磁環位置的若干個位置傳感器，每個位置傳感器對應磁環一個極，位置傳感器的輸出端連接一次放大電路，一次放大電路輸出端連接二次放大電路，二次放大電路輸出端連接三相逆變橋電路，三相逆變橋電路驅動電機定子磁場變換，一次放大電路和二次放大電路還與電壓調節器和電流調節器連接。

本發明將電機工作時的位置信號及時反饋給二級的放大電路，二級的放大電路將反饋信號進行放大變換后直接驅動三相逆變橋電路，并由三相逆變橋電路來驅動電機，保持電機平穩工作，本發明中的位置傳感器、二級的放大電路和三相逆變橋電路三者相當于有刷直流電機換向器的作用，位置傳感器對應磁環半圈位置，每個位置傳感器對應磁環一個極，采用半周的磁環極數即可推算出轉子每極的位置，沒有中間的信號比較和產生高頻信號，也無需預置控制程序，形成實時采集實時放大實進驅動直接驅動閉環，相對現有的控制機構，本發明的結構更加簡單、信號處理更加直接，配合電壓調節器和電流調節器來調節速度和過流保護，保證控制機構可靠平穩的運行，由于電路簡單控制機構體積可以大大減少，因而可將無刷直流電機應用到電動的手動工具，提升手動工具的可靠性，相對于現有采用有刷電機的手動工個，本發明具有工作穩定，噪音低，耗電省的特點。

附圖說明

圖1為本發明的控制結構示意圖；

圖2為本發明電機的結構示意圖；

圖3為現有控制結構的示意圖。

具體實施方式

如圖1-2所示，一種無刷直流電機，包括電機殼體1、轉子3和定子2，在電機殼體1的外部設置有與轉子同軸的磁環4，磁環4極數與轉子3的極數相同，在所述的磁環4一側還設有對應半圈磁環位置的若干個位置傳感器5，每個位置傳感器5對應磁環4一個極，位置傳感器5的輸出端連接一次放大電路，一次放大電路輸出端連接二次放大電路，二次放大電路輸出端連接三相逆變橋電路，三相逆變橋電路驅動電機定子磁場變換，一次放大電路和二次放大電路還與電壓調節器和電流調節器連接。