專利名稱：一種非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無刷直流電機，尤其是涉及一種非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機。
背景技術(shù)：
目前汽車空調(diào)用鼓風電機為了提高效率和減輕重量都在高端車型上面推廣使用無刷直流電動機，每個電機廠家的設(shè)計原理差別不大，一般區(qū)別主要在于電機轉(zhuǎn)子的位置檢測這塊設(shè)計。大體可以分為兩大類有位置傳感器控制方式和無位置傳感器控制方式。 典型的有位置傳感器控制方式是使用霍爾傳感器控制方式。無位置傳感器控制方式是目前比較廣泛使用且較為新穎的一類控制方式，包含有反電動勢控制方法、磁鏈計算法、狀態(tài)觀測器法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)控制法等。上面幾種無位置傳感器控制方式存在以下缺點比如低速時檢測位置不準以及控制軟件設(shè)計的復(fù)雜等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計了一種非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，其解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有無刷直流電機的無位置傳感器控制方式無法準確測出轉(zhuǎn)子的位置，從而會影響到無刷直流電機內(nèi)部的過流、過壓以及換向保護。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案
一種非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，包括外轉(zhuǎn)子(6)和內(nèi)定子(7)，內(nèi)定子(7)位于外轉(zhuǎn)子(6)之中，內(nèi)定子(7)與外轉(zhuǎn)子(6)之間套設(shè)有磁鐵(5)，電機軸(2)穿過內(nèi)定子(7)后與外轉(zhuǎn)子(6)進行固定，其特征在于在汽車空調(diào)無刷直流電機上還設(shè)有外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器。進一步，所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器包括磁性金屬環(huán)(1)、磁感應(yīng)電路(3)以及連接控制電路，磁性金屬環(huán)(1)安裝在電機軸(2 )上，而對應(yīng)的磁感應(yīng)電路(3 )安裝在電機端蓋(8)上，磁性金屬環(huán)(1)與磁感應(yīng)電路(3)之間存在間隙，隨著外轉(zhuǎn)子(6)永磁體的轉(zhuǎn)動， 磁性金屬環(huán)(1)也隨著轉(zhuǎn)動起來，磁性金屬環(huán)(1)作用于PCB板上面的磁感應(yīng)電路(3 )相互發(fā)生電磁感應(yīng)，轉(zhuǎn)動的磁性金屬環(huán)(1)相對轉(zhuǎn)動一個角度，在對應(yīng)的磁感應(yīng)電路(3)上面就感應(yīng)出不同數(shù)量的電磁脈沖，再由反饋電路將信號發(fā)給電機本身的控制模塊的芯片，由軟件進行計算，從而準確測出轉(zhuǎn)子的此時位置，再控制開關(guān)電源的導(dǎo)通換向角，來實現(xiàn)直流電機的精確換向和運轉(zhuǎn)控制。進一步，所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器隨著外轉(zhuǎn)子(6 )的磁場方向N-S極發(fā)生變換， 使所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器產(chǎn)生不同角度相位差為的方波編碼信號，產(chǎn)生六個功率開關(guān)管按一定順序兩兩導(dǎo)通的控制信號，外轉(zhuǎn)子(6)每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，六個功率開關(guān)管及按固定組合成的6種狀態(tài)依次導(dǎo)通，及時保證內(nèi)定子(7)里面電流及時轉(zhuǎn)換成對應(yīng)外轉(zhuǎn)子(6)磁極的方向電流，保證電機的正常運轉(zhuǎn)。
進一步，六個功率開關(guān)管分為三組，每組兩個功率開關(guān)管串聯(lián)連接，三組并聯(lián)在整車直流電源兩端，汽車空調(diào)無刷直流電機的三個觸頭分別連接在每組兩個功率開關(guān)管的公共端；汽車空調(diào)無刷直流電機另一端通過所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器與電機自身控制模塊連接，電機自身控制模塊控制六個功率開關(guān)管。進一步，所述磁性金屬環(huán)(1)包括多個齒輪結(jié)構(gòu)(11)，在相鄰兩個齒輪結(jié)構(gòu)(11) 之間有空隙(12)。進一步，磁感應(yīng)電路(3)也包括多個齒輪結(jié)構(gòu)(31)，在相鄰兩個齒輪結(jié)構(gòu)(31)之間有空隙(32)。該非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機具有以下有益效果
(1)本發(fā)明非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機優(yōu)于其他種類的非接觸式檢測裝置，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的步進角度精確，反應(yīng)速度快，可以控制直流電機的精確換向和運轉(zhuǎn)控制。(2)本發(fā)明避免了利用檢測反向電動勢和變壓器式感應(yīng)等種類的電機轉(zhuǎn)速低速時信號弱以及需要利用軟件進行換向保護的問題。(3)本發(fā)明電路工藝簡單、成本低、體積小、噪音小以及重量輕易于實現(xiàn)。


圖1 本發(fā)明中磁性金屬環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 本發(fā)明中磁性金屬環(huán)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3 本發(fā)明磁感應(yīng)電路連接示意圖4 本發(fā)明非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機剖視圖； 圖5:本發(fā)明中電路連接示意圖。附圖標記說明
1 一磁性金屬環(huán)；11 一齒輪結(jié)構(gòu)；12—空隙；2—電機軸；3—磁感應(yīng)電路；31—齒輪結(jié)構(gòu)；32—空隙；4一PCB板；5—磁鐵；6—外轉(zhuǎn)子；7—內(nèi)定子；8—電機端蓋。
具體實施例方式下面結(jié)合圖1至圖5，對本發(fā)明做進一步說明
如圖1所示，磁性金屬環(huán)1包括多個齒輪結(jié)構(gòu)11，在相鄰兩個齒輪結(jié)構(gòu)11之間有空隙12。如圖2所示，磁性金屬環(huán)1安裝在電機軸2上，兩者相互垂直。如圖3所示，磁感應(yīng)電路3安裝上PCB板4。磁感應(yīng)電路3也包括多個齒輪結(jié)構(gòu) 31，在相鄰兩個齒輪結(jié)構(gòu)31之間有空隙32。磁性金屬環(huán)1與磁感應(yīng)電路3相互電磁感應(yīng)。如圖4所示，非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，包括外轉(zhuǎn)子6和內(nèi)定子 7，內(nèi)定子7位于外轉(zhuǎn)子6之中，內(nèi)定子7與外轉(zhuǎn)子6之間套設(shè)有磁鐵5，電機軸2穿過內(nèi)定子7后與外轉(zhuǎn)子6進行固定，在汽車空調(diào)無刷直流電機上還設(shè)有外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器。外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器包括磁性金屬環(huán)1、磁感應(yīng)電路3以及連接控制電路，磁性金屬環(huán)1安裝在電機軸2上，而對應(yīng)的磁感應(yīng)電路3安裝在電機端蓋8上，磁性金屬環(huán)1與磁感應(yīng)電路 3之間存在間隙，隨著外轉(zhuǎn)子6永磁體的轉(zhuǎn)動，磁性金屬環(huán)1也隨著轉(zhuǎn)動起來，磁性金屬環(huán)1作用于PCB板上面的磁感應(yīng)電路3相互發(fā)生電磁感應(yīng)，轉(zhuǎn)動的磁性金屬環(huán)1相對轉(zhuǎn)動一個角度，在對應(yīng)的磁感應(yīng)電路3上面就感應(yīng)出不同數(shù)量的電磁脈沖，再由反饋電路將信號發(fā)給電機本身的控制模塊的芯片，由軟件進行計算，從而準確測出轉(zhuǎn)子的此時位置，再控制開關(guān)電源的導(dǎo)通換向角，來實現(xiàn)直流電機的精確換向和運轉(zhuǎn)控制。如圖5所示，六個功率開關(guān)管分為三組，每組兩個功率開關(guān)管串聯(lián)連接，三組并聯(lián)在整車直流電源兩端，汽車空調(diào)無刷直流電機的三個觸頭分別連接在每組兩個功率開關(guān)管的公共端；汽車空調(diào)無刷直流電機另一端通過所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器與電機自身控制模塊連接，電機自身控制模塊控制六個功率開關(guān)管。磁性金屬環(huán)1裝在電機軸2上，而對應(yīng)的磁感應(yīng)電路3及PCB板4安裝在電機本體的電機端蓋8處，二者之間的間隙在0. 8mm，隨著電動機轉(zhuǎn)子永磁體的轉(zhuǎn)動，磁性金屬環(huán)1 也隨著轉(zhuǎn)動起來，它作用于PCB板4上面的磁感應(yīng)電路3，相互發(fā)生電磁感應(yīng)，外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器隨著外轉(zhuǎn)子的磁場方向N-S極發(fā)生變換，使外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器產(chǎn)生不同角度相位差為的方波編碼信號，產(chǎn)生控制開關(guān)器件MOSFET或IGBT等功率開關(guān)管按一定順序兩兩導(dǎo)通的控制信號，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，6個功率開關(guān)管及按固定組合成的6種狀態(tài)依次導(dǎo)通，及時保證定子里面電流及時轉(zhuǎn)換成對應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極的方向電流，保證電機的正常運轉(zhuǎn)。整個無刷電機的硬件結(jié)構(gòu)基本和其他的無刷直流電機一樣，包括空調(diào)鼓風機電源模塊、電機內(nèi)部MC68HC908MR16單片機控制模塊、PC33896前置驅(qū)動模塊、三相FET全橋模塊、以及電機里面連接導(dǎo)線和位置檢測裝置。整個電機封裝成一個整體，外面裝上風輪，由一個對接插件和外部車身線束進行對接或者安裝在空調(diào)蒸發(fā)器里面由空調(diào)線束直接供給電源和傳輸反饋信號。具體調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和啟停等都由空調(diào)的ECU進行程序控制。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，包括外轉(zhuǎn)子(6 )和內(nèi)定子(7 )，內(nèi)定子(7)位于外轉(zhuǎn)子(6)之中，內(nèi)定子(7)與外轉(zhuǎn)子(6)之間套設(shè)有磁鐵(5)，電機軸(2)穿過內(nèi)定子(7)后與外轉(zhuǎn)子(6)進行固定，其特征在于在汽車空調(diào)無刷直流電機上還設(shè)有外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，其特征在于所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器包括磁性金屬環(huán)(1)、磁感應(yīng)電路(3)以及連接控制電路，磁性金屬環(huán)(1)安裝在電機軸(2)上，而對應(yīng)的磁感應(yīng)電路(3)安裝在電機端蓋(8)上，磁性金屬環(huán)(1)與磁感應(yīng)電路(3)之間存在間隙，隨著外轉(zhuǎn)子(6)永磁體的轉(zhuǎn)動，磁性金屬環(huán)(1)也隨著轉(zhuǎn)動起來，磁性金屬環(huán)(1)作用于PCB板上面的磁感應(yīng)電路(3)相互發(fā)生電磁感應(yīng)，轉(zhuǎn)動的磁性金屬環(huán)(1)相對轉(zhuǎn)動一個角度，在對應(yīng)的磁感應(yīng)電路(3)上面就感應(yīng)出不同數(shù)量的電磁脈沖，再由反饋電路將信號發(fā)給電機本身的控制模塊的芯片，由軟件進行計算，從而準確測出轉(zhuǎn)子的此時位置，再控制開關(guān)電源的導(dǎo)通換向角，來實現(xiàn)直流電機的精確換向和運轉(zhuǎn)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，其特征在于所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器隨著外轉(zhuǎn)子(6)的磁場方向N-S極發(fā)生變換，使所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器產(chǎn)生不同角度相位差為的方波編碼信號，產(chǎn)生六個功率開關(guān)管按一定順序兩兩導(dǎo)通的控制信號，外轉(zhuǎn)子(6)每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，六個功率開關(guān)管及按固定組合成的6種狀態(tài)依次導(dǎo)通，及時保證內(nèi)定子(7)里面電流及時轉(zhuǎn)換成對應(yīng)外轉(zhuǎn)子(6)磁極的方向電流，保證電機的正常運轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，其特征在于六個功率開關(guān)管分為三組，每組兩個功率開關(guān)管串聯(lián)連接，三組并聯(lián)在整車直流電源兩端，汽車空調(diào)無刷直流電機的三個觸頭分別連接在每組兩個功率開關(guān)管的公共端；汽車空調(diào)無刷直流電機另一端通過所述外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器與電機自身控制模塊連接，電機自身控制模塊控制六個功率開關(guān)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項所述非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機， 其特征在于所述磁性金屬環(huán)(1)包括多個齒輪結(jié)構(gòu)(11 )，在相鄰兩個齒輪結(jié)構(gòu)(11)之間有空隙(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項所述非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機， 其特征在于磁感應(yīng)電路(3)也包括多個齒輪結(jié)構(gòu)(31)，在相鄰兩個齒輪結(jié)構(gòu)(31)之間有空隙(32)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機，包括外轉(zhuǎn)子(6)和內(nèi)定子(7)，內(nèi)定子(7)位于外轉(zhuǎn)子(6)之中，內(nèi)定子(7)與外轉(zhuǎn)子(6)之間套設(shè)有磁鐵(5)，電機軸(2)穿過內(nèi)定子(7)后與外轉(zhuǎn)子(6)進行固定，在汽車空調(diào)無刷直流電機上還設(shè)有外轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)位置傳感器。本發(fā)明非接觸式位置檢測的汽車空調(diào)無刷直流電機優(yōu)于其他種類的非接觸式檢測裝置，檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的步進角度精確，反應(yīng)速度快，可以控制直流電機的精確換向和運轉(zhuǎn)控制。
文檔編號H02P6/16GK102403865SQ20111037271
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者汪文軍 申請人:奇瑞汽車股份有限公司