專利名稱：無刷直流電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型的無刷直流電動機，廣泛用于各種直流驅(qū)動系統(tǒng)及直流伺服系統(tǒng)。
目前在中小功率直流電力驅(qū)動系統(tǒng)中使用無刷直流電動機已是國際上的技術(shù)發(fā)展趨勢，因為有刷直流電動機盡管能通過改變電源電壓的極性來實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運行，但壽命短、可靠性差、噪聲高、干擾大。而無刷直流電動機解決了無接觸換流問題，具有低噪聲、無干擾、高可靠、壽命長、起動迅速先優(yōu)點。
但是現(xiàn)有的雙向旋轉(zhuǎn)的無刷直流電動機的輸入端為一個三端網(wǎng)絡(luò)接口，包括一個正反轉(zhuǎn)控制端和兩個饋電極性固定的電源輸入端；而有刷直流電動機的輸入端只是一個二端網(wǎng)絡(luò)接口，且饋電極性可以互變。故在雙向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動系統(tǒng)中不能用現(xiàn)有無刷直流電動機直接替代有刷直流電動機，給前者的推廣應(yīng)用帶來一定困難。此外，目前無刷直流電動機的雙向旋轉(zhuǎn)是由其正反轉(zhuǎn)控制端的輸入信號電平值的高低來控制的，由于換向開關(guān)電路的時間常數(shù)遠小于電動機機械系統(tǒng)的時間常數(shù)，在改變旋轉(zhuǎn)方向時發(fā)生突然翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩，對電動機本體、負載機構(gòu)及整個系統(tǒng)的運行產(chǎn)生不良影響，若采取正反轉(zhuǎn)操作與電源開關(guān)同步控制，雖可避免突然翻轉(zhuǎn)和沖擊轉(zhuǎn)矩，卻勢必增加整個驅(qū)動控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而影響系統(tǒng)運行的可靠性。
本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種新型的無刷直流電動機，它既保留了無刷直流電動機的優(yōu)點、又能象有刷直流電動機一樣，其輸入端為一個二端網(wǎng)絡(luò)接口，且能通過改變電源電壓的極性來改變其旋轉(zhuǎn)方向，故能在雙向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動系統(tǒng)中直接取代有刷直流電動機，符合國際技術(shù)發(fā)展趨向。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的目前的雙向旋轉(zhuǎn)無刷直流電動機包括有一個正反轉(zhuǎn)控制端、兩個饋電極性固定的電源輸入端、換向開關(guān)電路、正反轉(zhuǎn)邏輯電路及電動機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器。本實用新型就是在兩個電源輸入端與換向開關(guān)電路、正反轉(zhuǎn)邏輯電路之間接入一個電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路，且其兩個電源輸入端與直流電源的正負極可任意連接，省去了原有的正反轉(zhuǎn)控制端，于是本實用新型的輸入端為一個二端網(wǎng)絡(luò)接口，當驅(qū)動系統(tǒng)要改變旋轉(zhuǎn)方向而需改變電源饋電極性時，該電路就能自動轉(zhuǎn)換電源電壓的極性，使整個電子換向電路的饋電極性保持不變，同時輸出一個正反轉(zhuǎn)控制信號，觸發(fā)正反轉(zhuǎn)邏輯電路，于是無刷直流電動機的旋轉(zhuǎn)方向隨著電源電壓極性的變化而變化。
由于本實用新型既保留了現(xiàn)有無刷直流電動機的優(yōu)點，又簡化了驅(qū)動控制系統(tǒng)，其輸入端為一個二端網(wǎng)絡(luò)接口，且能通過改變電源電壓的極性來改變其旋轉(zhuǎn)方向，實現(xiàn)了對有刷直流電動機的直接替換，消除了現(xiàn)有的無刷直流電動機在改變旋轉(zhuǎn)方向時產(chǎn)生的突然翻轉(zhuǎn)及沖擊轉(zhuǎn)矩，改善了負載機構(gòu)的運行條件，同時也避免了使用過程中因電源極性誤接而發(fā)生損壞電機的現(xiàn)象。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明

圖1為本實用新型的原理方框圖2為本實用新型在高電壓工作條件下其電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路的線路原理圖；圖3為本實用新型在低電壓工作條件下其電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路的線路原理圖；圖4、圖5為本實用新型的兩種電源極性條件下其電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)信號發(fā)生電路的邏輯線路圖。
圖中，Ui量為供給電動機的直流電源電壓，U6為極性采樣信號電壓。
由圖1和圖2可知，本實用新型的輸入端為電壓極性相反的兩個電源輸入端，后面接有電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路，該電路的兩個輸入端a、b與直流電源電壓的正負極任意連接，又與由D1～D4組成的橋式電路相連接。其兩個輸出端c、d與換向開關(guān)電路的兩個輸入端相連接，d端同時為參考電平端，電源輸入端b還接有由電阻R1、R2組成的極性采樣回路，該回路接地，電阻R2與R2的接點e為采樣信號端，它與光電耦合器件[1]的輸入端相連接，而光電耦合器件[1]的輸出端與或門[2]的第一輸入端相連接，或門[2]的第二輸入端與參考電平端d相連接，或門[2]的輸出端f與正反轉(zhuǎn)邏輯電路的控制信號輸入端相連接，由圖3得知，當本實用新型在低電壓狀態(tài)下工作時，則可省去光電耦合器件[1]，采樣信號端e直接與或門[2]的第一輸入端相連接。
直流電源電壓Ui可根據(jù)需要改變其極性。電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路將直流電源電壓Ui轉(zhuǎn)換成極性固定的直流電壓作為工作電源，同時根據(jù)電源電壓的饋電極性及正反轉(zhuǎn)控制信號來控制正反轉(zhuǎn)邏輯電路的工作邏輯狀態(tài)。
參照圖4，當輸入端a為正極、b為負極時，輸出端c為正，d端為地電位，e端為低電平狀態(tài)，其極性采樣信號電壓U6為零(驅(qū)動電源的負極接地)，或門[2]的第一輸入端的輸入電平值為“0”，第二輸入端的輸入電平值始終為“0”(因與d端——參考電平連接)，或門[2]輸出的正反轉(zhuǎn)控制信號值為“0”，使正反轉(zhuǎn)邏輯電路處于直通工作狀態(tài)。
參照圖5，電源輸入端a為負極，b為正極，輸出端c為正，d端為地電位，e端處于高電平狀態(tài)，Ue=R1R1+R2Ui]]>設(shè)其值定為9v(設(shè)電源電壓為12v，則R1為7.5kΩ，R2為2.5kΩ)，或門[2]的第一輸入端的輸入電平值為“1”，第二輸入端仍為“0”，其輸出的正反轉(zhuǎn)控制信號值為“1”，使正反轉(zhuǎn)邏輯電路處于移相工作狀態(tài)。
總之，由于本實用新型按上述方法接入電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路，只要根據(jù)需要改變驅(qū)動電源的饋電極性，則分別輸出兩種不同電平狀態(tài)的輸出信號，使得正反轉(zhuǎn)邏輯電路處于兩種工作邏輯狀態(tài)，換向開關(guān)電路依據(jù)轉(zhuǎn)予位置傳感器輸出的兩種相位相反的輸出信號，改變電動機本體的繞組饋電次序，相應(yīng)進行相反方向旋轉(zhuǎn)。于是通過改變驅(qū)動電源的饋電極性來改變無刷直流電動機的旋轉(zhuǎn)方向，且其輸入端為一個二端網(wǎng)絡(luò)接口，因而能在直流驅(qū)動系統(tǒng)中可用無刷直流電動機直接替換有刷直流電機。
此外，本實用新型的橋式電路中的二極管D1、D3及D2、D4可由可控器件替換，構(gòu)成調(diào)壓式電壓極性轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求1.一種無刷直流電動機，包括有兩個電源輸入端、換向開關(guān)電路、正反轉(zhuǎn)邏輯電路、電動機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器，其特征在于所述的兩個電源輸入端與換向開關(guān)電路、正反轉(zhuǎn)邏輯電路之間接有一個電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路，該電路中兩個輸入端a、b接有由二極管D1～D4組成的橋式電路，其兩個輸出端c、d與換向開關(guān)電路的兩個輸入端相連接，其中d端亦為參考電平端，電源輸入端b還接有電阻R2、R2組成的極性采樣回路，該回路接地，電阻R1與R2的連接點e為采樣信號端，并與光電耦合器件[1]的輸入端相連，而光電耦合器件[1]的輸出端與或門[2]的第一輸入端相連接，或門[2]的第二輸入端與參考電平端d相連接，或門[2]的輸出端f與正反轉(zhuǎn)邏輯電路的控制信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電動機，其特征在于所述的電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路中的輸入端a、b可與直流電源的正負極任意連接。
專利摘要本實用新型涉及一種新型無刷直流電動機，其特征是在兩個電源輸入端與換向開關(guān)電路、正反轉(zhuǎn)邏輯電路之間還接有一個電壓極性轉(zhuǎn)換及正反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)生電路，其兩個輸入端可與電源的正負極任意連接，且為一個二端網(wǎng)絡(luò)接口，能通過改變電源極性來改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，使得在電力驅(qū)動系統(tǒng)中能用無刷直流電動機直接替代有刷直流電動機，既保留了現(xiàn)有無刷直流電動機的噪聲低、可靠性高、無干擾等優(yōu)點，又簡化了其驅(qū)動控制系統(tǒng)，可廣泛用于直流電力驅(qū)動系統(tǒng)和直流伺服系統(tǒng)。
文檔編號H02P6/22GK2249462SQ9524478
公開日1997年3月12日 申請日期1995年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月28日
發(fā)明者趙新建 申請人:趙新建