專利名稱：一種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)電路技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置。
背景技術(shù)：
在應(yīng)用無刷直流電機(jī)，但是由于其自身的缺陷，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩脈動，由于電磁轉(zhuǎn)矩脈動的存在會嚴(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)用到對電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域。產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩脈動的原因主要有兩個(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，它等于反電動勢與線電流之積，SP:Pe=e 氺 I式中:e—反電動勢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)子動能，所以Pe=T* Ω
式中:T一電磁轉(zhuǎn)矩Ω—電機(jī)機(jī)械角速度由上述兩式可知:Τ=θ*Ι/Ω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)致反電動勢的改變，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)反電動勢，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。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種可以克服定子電流波動以及換相時(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，提高電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，包括直流電源、無刷直流電機(jī)和設(shè)在無刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動電路驅(qū)動，所述的霍爾傳感器的位置信號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)生器信號輸出端連接了橋式驅(qū)動電路。在無刷直流電機(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信號和縮減時(shí)間T信號，這兩個(gè)信號疊加后得到電機(jī)的控制信號，以控制橋式驅(qū)動電路，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信號輸出端連接了二級管和的負(fù)極，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器PWM信號輸出端連接了二極管的正極。經(jīng)過二極管將縮減時(shí)間T信號和PWM信號疊加。作為優(yōu)選，所述的控制芯片I信號輸出端經(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。作為優(yōu)選，所述的橋式驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片和場效應(yīng)管，所述的驅(qū)動芯片輸入端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器的PWM信號輸出端，輸出端連接了場效應(yīng)管，所述的場效應(yīng)管連接電機(jī)。經(jīng)過疊加之后的PWM信號作為控制信號經(jīng)驅(qū)動芯片控制橋式驅(qū)動電路，進(jìn)而控制定子電流的變化。作為優(yōu)選，所述的場效應(yīng)管有四個(gè)分兩組，所述的驅(qū)動芯片有兩個(gè)，分別連接兩組場效應(yīng)管。作為優(yōu)選，所述的霍爾傳感器輸出兩組位置信號，兩個(gè)位置信號的輸出端分別連接電阻和電容串接而成的濾波電路。經(jīng)過濾波電路濾波可以穩(wěn)定霍爾傳感器輸出的位置信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)是:能根據(jù)無刷直流電機(jī)上霍爾傳感器提供的轉(zhuǎn)子磁體位置信號，調(diào)節(jié)脈沖調(diào)制發(fā)生器的輸出信號，并疊加了縮減時(shí)間發(fā)生器輸出的縮短時(shí)間T信號，然后由橋式驅(qū)動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，最終使直流無刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)矩脈動大為減少，進(jìn)而提高電機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述:

圖1為本實(shí)用新型原理框圖；圖2為橋式驅(qū)動電路具體連接圖；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)施方式參見圖1， 一種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，包括直流電源、無刷直流電機(jī)(圖中標(biāo)有M的圓形符號)和設(shè)在無刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動電路驅(qū)動，所述的霍爾傳感器的位置信號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)生器信號輸出端連接了橋式驅(qū)動電路。在無刷直流電機(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信號和縮減時(shí)間T信號，這兩個(gè)信號疊加后得到電機(jī)的控制信號，以控制橋式驅(qū)動電路，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信號輸出端經(jīng)一三極管Ql放大之后連接了二級管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，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PWMl和PWMO連接了二極管D1、D2的正極。所述的橋式驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片和場效應(yīng)管，所述的驅(qū)動芯片輸入端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器的PWM信號輸出端，輸出端連接了場效應(yīng)管，所述的場效應(yīng)管連接電機(jī)。所述的場效應(yīng)管有四個(gè)分兩組，分別為Q2、Q3和Q4、Q5，所述的驅(qū)動芯片有兩個(gè)分別為U3、U4，分別連接兩組場效應(yīng)管Q2、Q3、Q4、Q5。所述的霍爾傳感器輸出兩組位置信號H1、H2，兩個(gè)位置信號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)動電路所需的PWM信號，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，由于該信號的驅(qū)動能力不足，所以先經(jīng)過三極管Q5放大后，再通過二極管D1、D2連接到PWMO和PWMl信號端，以進(jìn)行信號疊加，最后橋式驅(qū)動電路的驅(qū)動芯片U3、U4得到完整的控制信號，并通過由4個(gè)場效應(yīng)管Q2、Q3、Q4、Q5組成的驅(qū)動電路，控制無刷直流電機(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信號是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、極數(shù)、負(fù)載來決定，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1.一種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，包括直流電源、無刷直流電機(jī)和設(shè)在無刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動電路驅(qū)動，其特征在于:所述的霍爾傳感器的位置信號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)生器信號輸出端連接了橋式驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，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)信號輸出端連接了二級管(D1、D2)和的負(fù)極，所述的脈沖調(diào)制發(fā)生器PWM信號輸出端連接了二極管(D1、D2)的正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:所述的控制芯片I (Ul)信號輸出端經(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所述的無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:所述的橋式驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片和場效應(yīng)管，所述的驅(qū)動芯片輸入端連接了脈沖調(diào)制發(fā)生器的PWM信號輸出端，輸出端連接了場效應(yīng)管，所述的場效應(yīng)管連接電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:所述的場效應(yīng)管有四個(gè)分兩組，所述的驅(qū)動芯片有兩個(gè)，分別連接兩組場效應(yīng)管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:所述的霍爾傳感器輸出兩組位置信號，兩個(gè)位置信號的輸出端分別連接電阻和電容串接而成的濾波電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置。無刷電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩脈動，會嚴(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)用到對電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括直流電源、無刷直流電機(jī)和設(shè)在無刷直流電機(jī)上的霍爾傳感器，所述的無刷直流電機(jī)由橋式驅(qū)動電路驅(qū)動，所述的霍爾傳感器的位置信號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)生器信號輸出端連接了橋式驅(qū)動電路。通過霍爾傳感器的信號克服定子電流波動以及換相時(shí)產(chǎn)生阻礙電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩脈動，提高電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
文檔編號H02P6/10GK203057050SQ201320067620
公開日2013年7月10日 申請日期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 申請人:睿能機(jī)電有限公司