CN103441636B - 一种无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无刷直流电机，包括电机壳体、转子和定子，在电机壳体的外部设置有与转子同轴的磁环，磁环极数与转子的极数相对应，在所述的磁环一侧还设有对应半圈磁环位置的若干个位置传感器，每个位置传感器对应磁环一个极，位置传感器的输出端连接一次放大电路，一次放大电路输出端连接二次放大电路，二次放大电路输出端连接三相逆变桥电路，三相逆变桥电路驱动电机定子磁场变换，一次放大电路和二次放大电路还与电压调节器和电流调节器连接；本发明适合在电动手枪钻、电动磨光机、电动角向磨光机、电动手提切割机等电动工具的上使用，具有工作稳定，输出扭矩大，噪音低，耗电省，是未来电动手动工具的发展方向。
Description
技术领域
本发明涉及一种无刷直流电机技术，具体是一种无刷直流电机。
背景技术
如图3所示现有直流电机的控制机构采双闭环控制结构，可以实现一定范围内的速度调节，工作时它需要转速反馈和电流反馈信息，所以通常需要设置转速传感器和电流传感器；该系统的工作原理：首先速度给定一个Un*和速度反馈Un进行比较，得到速度差值，经速度调节装置调节，输出作为电流环的给定值Ui*与电流反馈值Ui进行比较之后，电流差值再经电流调节器进行必要的放大和校正，调节后的信号在PWM电路变换成相应的经PWM的脉冲宽度，然后综合转子位置信号产生所需的各相PWM控制信号，该PWM控制信号送到驱动电路，驱动三相逆变桥电路，使相应的功率开关器件工作，通过合适的PWM占空比去驱动电动机绕组；此外该结构利用转子信号反馈将电流传感器信号进行采样，形成一个代表电动机转矩的合成电流信号Ui，并使相反电动势和相电流的相位始终保持一致；这种双闭环控制结构由于需要PWM产品高频脉冲信号，并配合综合信号处理，高频脉冲信号容易产生干扰信号，综合信号处理的芯片需要预置程序，在使用过程中一旦出现程序混乱和死机使用者无法马上修复，只能通过专门的仪器来初始化恢复，另外目前这种电机的控制机构由于体积较大，无法应用在电动手动工具上，在这些领域目前采用最多的还是有刷直流电机或串激电机，这种电机存在功耗和噪音高，使用寿命短、可靠性低等问题，为此在电动手动工具领域（如：电动手枪钻、电动磨光机、电动角向磨光机、电动手提切割机等）更需要结构简单、不易发生故障、可靠性好的电机。
发明内容
一种无刷直流电机，在电机轴上设置一个磁环，在磁环的一侧设置对应磁环半圈位置的位置传感器，通常将位置传感器的反馈信号进行二级放大，经二级放大后的信号驱动三相逆变桥电路，使相应的功率开关器件工作，输出相对应的相电动势和相电流来驱动电动机绕组工作，本发明采用直接反馈放大的控制方式，无须多余的中间环节，控制电路结构简单，控制机构体积较小，可以无刷直流电机装配到电动的手动工具上，配合电压调节器和电流调节器来调节速度和过流保护，保证电机可靠平稳的运行。
为实现上述目的采用以下技术方案：
一种无刷直流电机，包括电机壳体、转子和定子，其特征在于：在电机壳体的外部设置有与转子同轴的磁环，磁环极数与转子的极数相对应，在所述的磁环一侧还设有对应半圈磁环位置的若干个位置传感器，每个位置传感器对应磁环一个极，位置传感器的输出端连接一次放大电路，一次放大电路输出端连接二次放大电路，二次放大电路输出端连接三相逆变桥电路，三相逆变桥电路驱动电机定子磁场变换，一次放大电路和二次放大电路还与电压调节器和电流调节器连接。
本发明将电机工作时的位置信号及时反馈给二级的放大电路，二级的放大电路将反馈信号进行放大变换后直接驱动三相逆变桥电路，并由三相逆变桥电路来驱动电机，保持电机平稳工作，本发明中的位置传感器、二级的放大电路和三相逆变桥电路三者相当于有刷直流电机换向器的作用，位置传感器对应磁环半圈位置，每个位置传感器对应磁环一个极，采用半周的磁环极数即可推算出转子每极的位置，没有中间的信号比较和产生高频信号，也无需预置控制程序，形成实时采集实时放大实进驱动直接驱动闭环，相对现有的控制机构，本发明的结构更加简单、信号处理更加直接，配合电压调节器和电流调节器来调节速度和过流保护，保证控制机构可靠平稳的运行，由于电路简单控制机构体积可以大大减少，因而可将无刷直流电机应用到电动的手动工具，提升手动工具的可靠性，相对于现有采用有刷电机的手动工个，本发明具有工作稳定，噪音低，耗电省的特点。
附图说明
图1为本发明的控制结构示意图；
图2为本发明电机的结构示意图；
图3为现有控制结构的示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，一种无刷直流电机，包括电机壳体1、转子3和定子2，在电机壳体1的外部设置有与转子同轴的磁环4，磁环4极数与转子3的极数相同，在所述的磁环4一侧还设有对应半圈磁环位置的若干个位置传感器5，每个位置传感器5对应磁环4一个极，位置传感器5的输出端连接一次放大电路，一次放大电路输出端连接二次放大电路，二次放大电路输出端连接三相逆变桥电路，三相逆变桥电路驱动电机定子磁场变换，一次放大电路和二次放大电路还与电压调节器和电流调节器连接。
本发明的工作过程是这样的：当转子每转一个角度，位置传感器对应的磁场会发生变化，位置传感器将位置信号传送给一次放大电路，反馈位置信号经一次放大电路和二次放大电路二级放大后转变成驱动三相逆变桥电路的脉冲信号，三相逆变桥电路再驱动电机来保持电机平稳可靠地运行，电压调节器通过调节电压来控制电机的速度，电流调节器可以调节控制机构的工作电流，当控制机构的工作电流超过电流调节器设定值时，电流调节器会自动断开电路，待电流降到设定值范围内时马上重新导通，起到过流保护的作用。
本发明结构简单，信号反馈直接，没有中间的比较、高频振荡和程序预置，在恶劣环境也能保持平稳可靠的运行，具有更好的可靠性，最重要的是电机控制机构的体积较小，可以将这种控制机构的无刷直流电机安装到电动手动工具上，非常适合在电动手枪钻、电动磨光机、电动角向磨光机、电动手提切割机等电动工具的上使用，采用这种无刷直流电机后手动工具工作更加稳定，输出扭矩大，噪音低，耗电省，是未来电动手动工具的发展方向。
Claims (1)
1.一种无刷直流电机，包括电机壳体、转子和定子，其特征在于：在电机壳体的外部设置有与转子同轴的磁环，磁环极数与转子的极数相对应，在所述的磁环一侧还设有对应半圈磁环位置的若干个位置传感器，每个位置传感器对应磁环一个极，位置传感器的输出端连接一次放大电路，一次放大电路输出端连接二次放大电路，二次放大电路输出端连接三相逆变桥电路，三相逆变桥电路驱动电机定子磁场变换，一次放大电路和二次放大电路还与电压调节器和电流调节器连接。
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| CN103441636A CN103441636A (zh) | 2013-12-11 |
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