專利名稱：無刷直流電機位置檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是安裝容易、電路簡單的無刷直流電機位置檢測電路。
背景技術(shù)：
無刷直流電機(BLDC)，就其基本結(jié)構(gòu)而言，可以認為是由一臺電子開關(guān)電路、永磁式同步電動機以及位置傳感器三者組成的電動機系統(tǒng)。電動機由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子上有多相繞組設(shè)置在其鐵芯線槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子為永磁磁鋼產(chǎn)生磁場，位置傳感器在無刷直流電機中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換向信息，即將轉(zhuǎn)子磁鋼磁極的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后去控制定子繞組換向。位置傳感器種類較多，且各具特點。
當(dāng)前，無刷直流電機常用的檢測方法及電路主要有反電動勢過零檢測法、霍爾元件檢測法及電路等等，這些方法及電路盡管能實現(xiàn)無刷直流電機的啟動和調(diào)速，但是都存在一些問題。
下面分別介紹上述兩種檢測方法及電路的基本原理霍爾元件位置檢測方法及電路的原理及存在的問題如圖1及圖2所示，三個霍爾元件2安裝于電機定子1內(nèi)部當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由于磁場變化將會使霍爾元件兩側(cè)的霍爾電壓發(fā)生變化，并且從霍爾電壓的變化趨勢可以得出轉(zhuǎn)子現(xiàn)在所處的位置。另外因為霍爾元件所產(chǎn)生的電壓很小，因此，在應(yīng)用時往往需要外接放大器3，在驅(qū)動開關(guān)電路時還需要外加功率放大器4。
但是，霍爾元件位置檢測方法及電路存在很多問題，即因為霍爾元件產(chǎn)生霍爾電壓必須要外加電場，所以在應(yīng)用時還要接輔助電源Vcc。另外霍爾元件要安裝在電機定子內(nèi)部，安裝固定很不方便。
反電動勢位置檢測方法及電路的原理及存在問題反電動勢過零檢測方法內(nèi)部不需要附加電路，但是，其外圍電路5比較復(fù)雜，如圖3所示，并且當(dāng)電機轉(zhuǎn)速較低時擾動信號大于采集信號，因此，需要將電機開環(huán)啟動到一定轉(zhuǎn)速時才可以閉環(huán)運行，這種檢測方式編程難度大，啟動算法較為復(fù)雜。綜上所述兩種方法相比可以知道，霍爾元件檢測法外圍電路簡單，并且編程相對容易，但是，由于霍爾元件需要放入電機定子內(nèi)部，所以安裝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述兩種無刷直流電機位置檢測方法及電路存在的問題而提供一種不需安裝霍爾元件及搭建外圍復(fù)雜電路的無刷直流電機位置檢測電路，其技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)包括有電機本體；檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的位置傳感器；電子換相控制電路及功率邏輯開關(guān)構(gòu)成，電機本體由定子及轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子由多相繞組安裝于鐵芯線槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子由磁鋼構(gòu)成，其特征是其檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的傳感器由相距均等角度纏繞于定子鐵芯槽間凸起的線圈繞組構(gòu)成，電子換向控制電路由連接于上述線圈繞組輸出的放大整形電路，將線圈繞組輸出位置信號U、V、W放大整形后輸至單片機輸入接口，單片機以U+、U-、V+、V-、W+、W-觸發(fā)出Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn控制信號輸至上拉電路提高負荷推動能力后輸至功率邏輯開關(guān)管去控制定子換相供電。
其定子有三相繞組時其位置傳感器線圈繞組有三個，位置相隔120°角，絕緣繞制于定子鐵芯槽間凸起上，定子繞組及傳感器線圈繞組可繞制成4、5……等多組，轉(zhuǎn)子永久磁鋼按一定極對數(shù)4、5……組成。
其功率開關(guān)相應(yīng)由多路跨接于直流電源正負端間的串接雙極型晶體管構(gòu)成，上述上拉電路控制信號輸出接至各雙極型晶體管基極，雙極型晶體管的串接點接至無刷直流電機的各定子線圈。
優(yōu)點及積極效果A.與霍爾元件位置檢測法在定子中安裝霍爾元件相比，本發(fā)明在定子鐵芯槽間凸起纏繞線圈繞組具有安裝容易的優(yōu)點。
B.與反電動勢過零檢測法相比本發(fā)明無需復(fù)雜的外圍電路和編程計算，當(dāng)電機低速運轉(zhuǎn)時，能容易實現(xiàn)位置信號的反饋及準確換向，只要轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，位置傳感器就能產(chǎn)生信號，所以啟動算法相對比較簡單。


圖1為霍爾元件位置檢測方法中霍爾元件在定子中安裝示意圖；圖2為霍爾元件位置檢測方法外接電路框圖；圖3為反電動勢過零檢測方法外圍電路示意圖；圖4為本發(fā)明無刷直流電機位置檢測電路框圖。
各圖中1-電機定子(定子) 2-霍爾元件3-放大器 4-功率放大器5-外圍電路 6-線圈繞組Vcc-電源 Vd-直流電壓Pwm-脈寬調(diào)制 Vr-參數(shù)電壓
U、V、W-位置信號Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn-控制信號具體實施方式
下面結(jié)合附圖4進一步說明本發(fā)明無刷直流電機位置檢測電路實施例子。
如圖4.所示，本發(fā)明無刷直流電機位置檢測電路包括有電機本體；檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的位置傳感器；電子換相控制電路及功率邏輯開關(guān)構(gòu)成，電機本體由定子及轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子由多相繞組安裝于鐵芯線槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子由磁鋼構(gòu)成，其特征是其檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的傳感器由相距均等角度纏繞于定子鐵芯槽間凸起的線圈繞組構(gòu)成，電子換向控制電路由連接于上述線圈繞組輸出的放大整形電路，將線圈繞組輸出位置信號U、V、W放大整形后輸至單片機輸入接口，單片機以U+、U-、V+、V-、W+、W-觸發(fā)出Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn控制信號輸至上拉電路提高負荷推動能力后輸至功率邏輯開關(guān)管去控制定子換相供電。
其定子有三相繞組時其位置傳感器線圈繞組有三個，位置相隔120°角，絕緣繞制于定子鐵芯槽間凸起上，定子繞組及傳感器線圈繞組可制成4、5……等多組，轉(zhuǎn)子永久磁鋼按一定極對數(shù)4、5……組成。
其功率開關(guān)相應(yīng)由多路跨接于直流電源正負端間的串接雙極型晶體管構(gòu)成，上述上拉電路控制信號輸出接至各雙極型晶體管基極，雙極型晶體管的串接點接至無刷直流電機的各定子線圈構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種無刷直流電機位置檢測電路包括有電機本體；檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的位置傳感器；電子換相控制電路及功率邏輯開關(guān)構(gòu)成，電機本體由定子及轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子由多相繞組安裝于鐵芯線槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子由磁鋼構(gòu)成，其特征是其檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的傳感器由相距均等角度纏繞于定子鐵芯槽間凸起的線圈繞組構(gòu)成，電子換向控制電路由連接于上述線圈繞組輸出的放大整形電路，將線圈繞組輸出的位置信號(U、V、W)放大整形后輸至單片機輸入接口，單片機以(U+、U-)、(V+、V-)、(W+、W-)觸發(fā)出(Up、Un)、(Vp、Vn)、(Wp、Wn)控制信號輸至上拉電路提高負荷推動能力后輸至功率邏輯開關(guān)管去控制定子換相供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機位置檢測電路其特征是其定子有三相繞組時其位置傳感器線圈繞組有三個，位置相隔120°角，絕緣繞制于定子鐵芯槽間凸起上，定子繞組及傳感器線圈繞組可繞制成4、5……等多組，轉(zhuǎn)子永久磁鋼按一定極對數(shù)4、5……組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機位置檢測電路其特征是其功率開關(guān)相應(yīng)由多路跨接于直流電源正負端間的串接雙極型晶體管構(gòu)成，上述上拉電路控制信號輸出接至各雙極型晶體管基極，雙極型晶體管的串接點接至無刷直流電機的各定子線圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，具體說是關(guān)于無刷直流電機位置檢測電路的。它包括有電機本體；檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的位置傳感器；電子換相控制電路及功率邏輯開關(guān)構(gòu)成，電機本體由定子及轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子由多相繞組安裝于鐵芯線槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子由磁鋼構(gòu)成，其特征是其檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的傳感器由相距均等角度纏繞于定子鐵芯槽間凸起的線圈繞組構(gòu)成，電子換向控制電路由連接于上述線圈繞組輸出的放大整形電路，將線圈繞組輸出位置信號放大整形后輸至單片機輸入接口，單片機以其觸發(fā)出控制信號輸至上拉電路提高負荷推動能力后輸至功率邏輯開關(guān)管去控制定子換相供電，電路簡單、便于安裝生產(chǎn)。
文檔編號H02K11/00GK1921273SQ20051001480
公開日2007年2月28日 申請日期2005年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者杜明星 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司