專利名稱：一種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)電路技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制 裝置。
背景技術(shù)：
在應(yīng)用無(wú)刷直流電機(jī)，但是由于其自身的缺陷，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，由于電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的存在會(huì)嚴(yán)重?zé)o刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)效率，進(jìn)而影響其應(yīng)用到對(duì)電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域。產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因主要有兩個(gè)方面:1、當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到換相位置，即轉(zhuǎn)子磁極中心線與由定子勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁極中心線相重疊時(shí)，轉(zhuǎn)子所受的電磁力最大(同樣的定子勵(lì)磁電流條件下)但這個(gè)電磁力的方向?yàn)閺较颍c電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相垂直，即此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩為零，且電磁力必將阻礙轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)。2、電磁功率Pe，它等于反電動(dòng)勢(shì)與線電流之積，SP:Pe=e 氺 I式中:e—反電動(dòng)勢(shì)I—線電流不計(jì)轉(zhuǎn)子的機(jī)械損耗和雜散損耗，電磁功率全部轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子動(dòng)能，所以Pe=T* Q式中:T一電磁轉(zhuǎn)矩Q—電機(jī)機(jī)械角速度由上述兩式可知:T=e*I/Q由上式可知當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，定子電流的突變，必然導(dǎo)致反電動(dòng)勢(shì)的改變，進(jìn)而改變電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。若在換相時(shí)刻，將定子電流變?yōu)榱?，使換相時(shí)刻的電磁阻力減到最少，且節(jié)省電能、提高效率，但電流的突變，必然導(dǎo)致很大的瞬時(shí)反電動(dòng)勢(shì)，以維持原電流方向，使得阻礙轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)電磁阻力仍然存在。

發(fā)明內(nèi)容為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可以克服定子電流波動(dòng)以及換相時(shí)產(chǎn)生阻礙電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，可以有效抑制因?yàn)樯鲜鰞烧咴虍a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提聞電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，包括直流電源、無(wú)刷直流電機(jī)和設(shè)在無(wú)刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無(wú)刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，所述的霍爾傳感器的位置信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器和縮減時(shí)間發(fā)生器，所述的縮減時(shí)間發(fā)生器的信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器信號(hào)輸出端連接了橋式驅(qū)動(dòng)電路。在無(wú)刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，將轉(zhuǎn)子磁體的位置信息傳遞給脈沖調(diào)制發(fā)生器和縮減時(shí)間發(fā)生器，以產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號(hào)和縮減時(shí)間T信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)疊加后得到電機(jī)的控制信號(hào)，以控制橋式驅(qū)動(dòng)電路，使得換相前后的定子電流均緩慢的減少和增加，并且在換相點(diǎn)的電流為零。作為優(yōu)選，所述的縮減時(shí)間發(fā)生器包括控制芯片I，控制芯片I信號(hào)輸出端連接了二級(jí)管和的負(fù)極，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器PWM信號(hào)輸出端連接了二極管的正極。經(jīng)過(guò)二極管將縮減時(shí)間T信號(hào)和PWM信號(hào)疊加。作為優(yōu)選，所述的控制芯片I信號(hào)輸出端經(jīng)一三極管放大之后連接了二極管的負(fù)極。作為優(yōu)選，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器包括了控制芯片II，所述的控制芯片輸出兩組PWM信號(hào)。作為優(yōu)選，所述的橋式驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片和場(chǎng)效應(yīng)管，所述的驅(qū)動(dòng)芯片輸入端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器的PWM信號(hào)輸出端，輸出端連接了場(chǎng)效應(yīng)管，所述的場(chǎng)效應(yīng)管連接電機(jī)。經(jīng)過(guò)疊加之后的PWM信號(hào)作為控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片控制橋式驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而控制定子電流的變化。作為優(yōu)選，所述的場(chǎng)效應(yīng)管有四個(gè)分兩組，所述的驅(qū)動(dòng)芯片有兩個(gè)，分別連接兩組場(chǎng)效應(yīng)管。作為優(yōu)選，所述的霍爾傳感器輸出兩組位置信號(hào)，兩個(gè)位置信號(hào)的輸出端分別連接電阻和電容串接而成的濾波電路。經(jīng)過(guò)濾波電路濾波可以穩(wěn)定霍爾傳感器輸出的位置信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是:能根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)上霍爾傳感器提供的轉(zhuǎn)子磁體位置信號(hào)，調(diào)節(jié)脈沖調(diào)制發(fā)生器的輸出信號(hào)，并疊加了縮減時(shí)間發(fā)生器輸出的縮短時(shí)間T信號(hào)，然后由 橋式驅(qū)動(dòng)電路控制定子電流的變化，從而實(shí)現(xiàn)換相前后的定子電流均緩慢的減少和增加，且在換相點(diǎn)的定子電流為零，減少能耗，并且使阻礙轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)的電磁力減到最少，最終使直流無(wú)刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大為減少，進(jìn)而提高電機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述:圖1為本發(fā)明原理框圖；圖2為橋式驅(qū)動(dòng)電路具體連接圖；圖3為縮短時(shí)間發(fā)生器電路的具體連接圖；圖4為脈沖調(diào)制發(fā)生器電路的具體連接圖；圖5為霍爾傳感器電路的具體連接圖。
具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖1，一種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，包括直流電源、無(wú)刷直流電機(jī)(圖中標(biāo)有M的圓形符號(hào))和設(shè)在無(wú)刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無(wú)刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，所述的霍爾傳感器的位置信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器和縮減時(shí)間發(fā)生器，所述的縮減時(shí)間發(fā)生器的信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器信號(hào)輸出端連接了橋式驅(qū)動(dòng)電路。在無(wú)刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，將轉(zhuǎn)子磁體的位置信息傳遞給脈沖調(diào)制發(fā)生器和縮減時(shí)間發(fā)生器，以產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號(hào)和縮減時(shí)間T信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)疊加后得到電機(jī)的控制信號(hào)，以控制橋式驅(qū)動(dòng)電路，使得換相前后的定子電流均緩慢的減少和增加，并且在換相點(diǎn)的電流為零。參見(jiàn)圖2-5，所述的縮減時(shí)間發(fā)生器包括控制芯片I U1，控制芯片I Ul信號(hào)輸出端經(jīng)一三極管Ql放大之后連接了二級(jí)管Dl、D2和的負(fù)極所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器包括了控制芯片II U2，所述的控制芯片II U2輸出兩組PWM信號(hào)，分別為PWMO、OUTO和PWMl和OUTl兩組，其中，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器的輸出信號(hào)PWMl和PWMO連接了二極管D1、D2的正極。所述的橋式驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片和場(chǎng)效應(yīng)管，所述的驅(qū)動(dòng)芯片輸入端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器的PWM信號(hào)輸出端，輸出端連接了場(chǎng)效應(yīng)管，所述的場(chǎng)效應(yīng)管連接電機(jī)。所述的場(chǎng)效應(yīng)管有四個(gè)分兩組，分別為Q2、Q3和Q4、Q5，所述的驅(qū)動(dòng)芯片有兩個(gè)分別為U3、U4，分別連接兩組場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3、Q4、Q5。所述的霍爾傳感器輸出兩組位置信號(hào)H1、H2，兩個(gè)位置信號(hào)的輸出端分別連接電阻和電容R1、Cl和R2、C2串接而成的濾波電路。在無(wú)刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，將轉(zhuǎn)子磁體的位置信息H1、H2經(jīng)過(guò)Rl、R2、Cl、C2組成的濾波電路濾波后，送到控制芯片I Ul和控制芯片II U2，其中控制芯片II U2產(chǎn)生橋式驅(qū)動(dòng)電路所需的PWM信號(hào)，分別為:PWM0、OUTO和PWMl和OUTl兩組，而控制芯片I Ul則產(chǎn)生相應(yīng)縮減時(shí)間T信號(hào)，由于該信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力不足，所以先經(jīng)過(guò)三極管Q5放大后，再通過(guò)二極管D1、D2連接到PWMO和PWMl信號(hào)端，以進(jìn)行信號(hào)疊加，最后橋式驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)芯片U3、U4得到完整的控制信號(hào)，并通過(guò)由4個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3、Q4、Q5組成的驅(qū)動(dòng)電路，控制無(wú)刷直流電機(jī)的定子電流，使該電流在換相前后均緩慢的減少和增加，并且在換相點(diǎn)的電流為零，其中縮減時(shí)間T信號(hào)是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、極數(shù)、負(fù)載來(lái)決定，當(dāng)定子電流以正弦或近似正弦的規(guī)律變化時(shí)效果最好。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，包括直流電源、無(wú)刷直流電機(jī)和設(shè)在無(wú)刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無(wú)刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，其特征在于:所述的霍爾傳感器的位置信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器和縮減時(shí)間發(fā)生器，所述的縮減時(shí)間發(fā)生器的信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器信號(hào)輸出端連接了橋式驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，其特征在于:所述的縮減時(shí)間發(fā)生器包括控制芯片I，控制芯片I (Ul)信號(hào)輸出端連接了二級(jí)管(D1、D2)和的負(fù)極，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器PWM信號(hào)輸出端連接了二極管(D1、D2)的正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，其特征在于:所述的控制芯片I (Ul)信號(hào)輸出端經(jīng)一三極管(Ql)放大之后連接了二極管(D1、D2)的負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，其特征在于:所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器包括了控制芯片II (U2)，所述的控制芯片II (U2)輸出兩組PWM信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，其特征在于:所述的橋式驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片和場(chǎng)效應(yīng)管，所述的驅(qū)動(dòng)芯片輸入端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器的PWM信號(hào)輸出端，輸出端連接了場(chǎng)效應(yīng)管，所述的場(chǎng)效應(yīng)管連接電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，其特征在于:所述的場(chǎng)效應(yīng)管有四個(gè)分兩組，所述的驅(qū)動(dòng)芯片有兩個(gè)，分別連接兩組場(chǎng)效應(yīng)管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置，其特征在于:所述的霍爾傳感器輸出兩組位置信號(hào)，兩個(gè)位置信號(hào)的輸出端分別連接電阻和電容串接而成的濾波電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制裝置。無(wú)刷電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重?zé)o刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)效率，影響其應(yīng)用到對(duì)電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域。本發(fā)明包括直流電源、無(wú)刷直流電機(jī)和設(shè)在無(wú)刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無(wú)刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，所述的霍爾傳感器的位置信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器和縮減時(shí)間發(fā)生器，所述的縮減時(shí)間發(fā)生器的信號(hào)輸出端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器信號(hào)輸出端連接了橋式驅(qū)動(dòng)電路。通過(guò)霍爾傳感器的信號(hào)克服定子電流波動(dòng)以及換相時(shí)產(chǎn)生阻礙電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
文檔編號(hào)H02P6/10GK103107751SQ20131004665
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者王科威, 溫瑞光, 朱利剛, 褚坤元 申請(qǐng)人:睿能機(jī)電有限公司