[發明專利]一種無刷電機的啟動方法和控制系統

在審

• 申請號: 201710474556.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107294437A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 周煒
• 申請（專利權）人: 蘇州華銘威智能科技有限公司
• 主分類號: H02P6/20
• 分類號: H02P6/20
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司11578
• 代理人: 張紅,程立民

技術領域

本發明涉及一種無刷電機的啟動方法和控制系統，以及相應的電機組件和吸塵器。

背景技術

圖1示出了一種無刷電機1，該無刷電機1包括永久磁體轉子4，具有相繞組5的定子和位置傳感器3，位置傳感器3一般采用霍爾效應傳感器。轉子4具有四個磁極(標示為N-S-N1-S1)，且定子具有四個驅動極2(繞轉子4均勻分布)。該電機1是單向性的，由驅動極2的結構決定其方向，暫且假定轉子4的旋轉方向是順時針的(本文中的順時針方向都是假定，因為也可以是逆時針方向)。啟動電機1的傳統方法典型地如下進行：當轉子4在圖1中的停靠位置中時，霍爾傳感器3被假設以檢測轉子磁極N的極性，然后在霍爾傳感器3輸出準確極性信號的基礎上，勵磁電流被供應到繞組5，讓轉子4被順時針驅動。而如果霍爾傳感器3的角度位置比較接近于轉子4的相鄰磁極的過渡區時，霍爾效應傳感器3位置的任何變化可能導致電機1不能啟動。例如，當霍爾傳感器3的安裝位置稍微地向順時針方向移動。結果，霍爾傳感器3不再檢測轉子磁極N而是檢測到了磁極S1，其具有相反極性。這會導致錯誤的勵磁電流供應到繞組5上，這樣會導致轉子4將被吸引的更緊而無法轉動。或者是四個磁極的尺寸與形狀加工不標準，霍爾傳感器3就會感受到一個不確定的信號或者是錯誤的信號，結果據此信號給出的繞組勵磁電流也是錯誤的，繞組產生的磁性也是錯誤的，驅動極2與磁極之間會同性相吸而不是相斥，轉子4就動不了。這種霍爾傳感器3對磁極檢測的不確定性和錯誤會導致電機不能啟動。

在圖1中示出的電機啟動傳統控制方法中，電機1沿順時針方向被驅動。定子磁極2和轉子之間的空氣間隙是不對稱的。結果，齒槽轉矩中的過零點相對于反電動勢中的過零點偏移。因此，當轉子4靜止時，轉子4停靠在位置中，對于該位置勵磁扭矩非零且由此轉子4可被啟動。

圖3示出了轉子4的兩個可能停靠位置。每個停靠位置對應于齒槽轉矩中的過零點，在圖3中標志為A和B。停靠位置B通常指穩定停靠位置，同時停靠位置A指不穩定停靠位置。雖然停靠位置A是不穩定的，然而由于例如轉子摩擦，該轉子4仍可能停靠在這個位置。霍爾傳感器3被定位在槽形開口內以致當轉子4停靠在任一位置中時，該霍爾傳感器3理想地應該檢測轉子磁極N的極性。然而由于霍爾傳感器3位置的誤差，當轉子4停靠在位置B時，該傳感器可能改為檢測轉子磁極S1的極性。即檢測到了錯誤的轉子極性。

驅動控制器MCU負責啟動和驅動電機。通常，該控制器MCU可能嘗試以下面的方法啟動電機1。首先，控制器MCU檢測霍爾信號。不考慮轉子4停靠在位置B還是位置A，該控制器MCU假設該霍爾傳感器3檢測轉子磁極N的極性。在HALL信號的基礎上，該控制器MCU沿適于產生正勵磁扭矩的方向加電流勵磁繞組5。當轉子4被停靠在位置A中時，霍爾傳感器3不考慮霍爾傳感器3的位置誤差檢測轉子磁極A的極性。因此，當轉子4被停靠在位置A中時，勵磁扭矩的極性是對的且轉子4被順時針驅動。與此相反，當轉子4停靠在位置B中時，霍爾傳感器3可檢測轉子磁極N或轉子磁極S1的極性。如果霍爾傳感器3檢測轉子磁極N，勵磁扭矩的極性是對的且轉子4被順時針驅動。在另一方面，如果霍爾傳感器3檢測轉子磁極S1的極性，勵磁扭矩的極性是錯的且轉子4被吸住導致不轉。如果轉子4被吸住，轉子4將停在對齊位置處，此時，勵磁扭矩平衡齒槽轉矩也就是說勵磁扭矩的大小與齒槽轉矩的大小相等的。由于轉子4隨后不再運動，霍爾傳感器3將不能檢測到在轉子4的極性中的任何進一步的位置改變，由此控制器MCU將判定為故障已發生。

啟動電機1的傳統方法由此出現的問題，對霍爾傳感器3的安裝位置要求就會非常嚴苛，對磁極的加工要求也非常高，增加了操作難度和出錯概率以及生產成本，使電機的啟動不可靠、啟動效率不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無刷電機的啟動方法，該啟動方法對位置傳感器的安裝位置和轉子的加工要求不高，對電機的啟動可靠、啟動效率高。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種無刷電機的啟動方法，包括：(1)加電流勵磁電機的繞組；