CN109067129A - 一种低速稳角的foc无刷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无刷电机技术领域，具体公开了一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：包括机座、转轴和转子机壳，机座的一端加工有通孔，转轴穿过通孔通过第二轴承与机座连接，转轴的一端套接有轴套，轴套通过螺丝与转子机壳固定连接，转子机壳内安装有永磁体环，永磁体环内设有定子组件，机座的另一端设有机座凸台，机座凸台内依次套接设有第一轴承、套圈、挡圈和第二轴承，定子组件套接在所述机座凸台的外围，转轴的另一端依次穿过定子组件、第一轴承、套圈、挡圈、第二轴承和机座，机座底部设有控制板，控制板的外围固定设有FPC端子和PCB接线端子。本发明提供的低速稳角的FOC无刷电机，可实现电机可控平衡运行，减少电机运行中的噪音。

Description

一种低速稳角的FOC无刷电机
技术领域
本发明涉及无刷电机技术领域，尤其涉及一种低速稳角的FOC无刷电机。
背景技术
低速电机在实际生产中使用很广泛，一般是通过加装减速齿轮来实现低速，但这个方法不可避免地会带来机械噪音，这些机械噪音在一些特定场合里是不可接受的，特别是音响、卧室和病房这些场所，对机械噪音的控制要求越来越高。如果使用市面上销售的低速电机用来驱动唱盘，由于减速齿轮间啮合噪音大，对唱盘播放的音质和音色具有极大的影响，同时会影响到听众对唱盘音频的欣赏。因此，需要开发一种可以转速稳定并且可控的电机，实现电机可控平衡运行，减少电机运行中的噪音。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种低速稳角的FOC无刷电机。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：包括机座、转轴和转子机壳，所述机座的一端加工有通孔，转轴穿过通孔通过第二轴承与机座连接，转轴的一端套接有轴套，轴套通过螺丝与转子机壳固定连接，转子机壳内安装有永磁体环，永磁体环内设有定子组件，机座的另一端设有机座凸台，机座凸台内依次套接设有第一轴承、套圈、挡圈和第二轴承，第一轴承设在定子组件的中部，第二轴承设在机座的中部，定子组件套接在所述机座凸台的外围，转轴的另一端依次穿过定子组件、第一轴承、套圈、挡圈、第二轴承和机座，机座底部设有控制板，机座外围开有缺口，所述控制板通过螺丝与机座固定连接，控制板的外围固定设有FPC端子和PCB接线端子，所述的FPC端子和PCB接线端子置于所述缺口处。
所述的控制板为半圆形，控制板上集成了FOC控制电路，所述的FOC控制电路包括微控制单元，与微控制单元依次连接的非门、三相桥和放大器。
所述的控制板上还集成了位置传感器，所述的位置传感器依次连接低通滤波电路和微控制单元，低通滤波电路包括电容和电阻，位置传感器连接电容和电阻的两端，输出端为电容。
所述的定子组件包括定子铁芯、安装在定子铁芯上的骨架和绕在骨架上的定子绕组，所述的骨架为相互扣合的上骨架和下骨架。
所述的机座凸台设有与定子铁芯相配合的凹槽。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种低速稳角的FOC无刷电机，可实现电机可控平衡运行，减少电机运行中的噪音。
附图说明
图1为FOC无刷电机的立体示意图。
图2为FOC无刷电机的分解结构示意图。
图3为骨架的结构示意图。
图4为控制板的电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
请参阅图1-图2所示，本发明公开一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：包括机座1、转轴2和转子机壳3，机座1的一端加工有通孔4，转轴2穿过通孔4通过第二轴承5与机座1连接，转轴2的一端套接有轴套6，轴套6通过螺丝与转子机壳3固定连接，转子机壳3内安装有永磁体环7，永磁体环7内设有定子组件8，机座1的另一端设有机座凸台9，机座凸台9内依次套接设有第一轴承10、套圈11、挡圈12和第二轴承5，第一轴承10设在定子组件8的中部，第二轴承5设在机座1的中部，定子组件8套接在机座凸台9的外围，转轴2的另一端依次穿过定子组件8、第一轴承10、套圈11、挡圈12、第二轴承5和机座1，机座1底部设有控制板13，机座1外围开有缺口14，控制板13通过螺丝与机座1固定连接，控制板13的外围固定设有FPC端子15和PCB接线端子16，FPC端子15和PCB接线端子16置于缺口14处。
定子组件8包括定子铁芯81、安装在定子铁芯81上的骨架和绕在骨架上的定子绕组84，如图3所示为骨架的结构示意图，骨架为相互扣合的上骨架82和下骨架83。
机座凸台9设有与定子铁芯8相配合的凹槽17。
控制板13为半圆形，控制板13上集成了FOC控制电路18，如图4所示，FOC控制电路18包括微控制单元181，微控制单元采用的是封装本体厚为1.4mm的小型方块平面封装(QFP)，具体型号为：LQFP-48。与微控制单元181依次连接的非门182、三相桥183和放大器184。控制板13上还集成了位置传感器185，位置传感器185依次连接低通滤波电路184和微控制单元181，低通滤波电路186包括电容和电阻，位置传感器185连接电容和电阻的两端，输出端为电容。
通过集成在控制板13上的PCB接线端子16向微控制单元181提供12V的直流电压，经过微控制单元181连接的非门后，三相桥183把直流的电能转变成交流电能，三相桥183连接使电机相电流放大的放大器184，然后经放大器184连接微控制单元181。位置传感器185集成在控制板13上，采用的位置传感器185为线性霍尔传感器，线性霍尔传感器能够检测电机磁场的变化，得出电机转子的位置信号。低通滤波电路为电阻-电容组合而成，输出端为电容端，电容通高频信号，能够将信号中特定波段频率滤除，能够抑制和防止特定波段频率的干扰，电容阻低频信号，通交流信号，阻直流信号，输出的交流信号传输回微控制单元181端口。微控制单元181内设有FOC算法，位置传感器185检测到电机磁场的变化传输到微控制单元181，在微控制单元181进行FOC算法处理后，实现对电机转速的线性控制。FPC端子15连接电机驱动板(图未示)。电机驱动板用于调整电机状态。如果把此低速稳角的FOC无刷电机应用于唱片机领域，FPC端子15连接的电机驱动板(图未示)，可实现唱片机转盘变速，使唱片机输出不同音质或音调。
FOC算法的驱动方法如下：
(1)通过线性霍尔传感器测量三相逆变器输出的两相定子电流ia、ib，经过DSP的A/D转换器转换成数字量，并利用式ic＝-(ia+ib)计算出ic；
(2)通过线性霍尔传感器检测到转子位置信息也经DSP的A/D转换器转换成数字量，并利用三角函数运算得到电机的位置角θ；
(3)通过Clarke变化和Park变化将三相定子电流ia、ib、ic变换成d、q旋转坐标系下的电流id、iq，实现控制电机的控制参数的解耦，从而使转矩得到线性化的控制；
(4)将给定转速与转速反馈量的偏差经过速度PI调节器，得到旋转坐标系下电压参考信号Ud、Uq，再由Park逆变换得α、β静止坐标系的Uα、Uβ；，经空间矢量脉宽调制(SVPWM)得到三相逆变器驱动信号，驱动IGBT功率开关向电机供电产生转矩驱动电机旋转，从而实现对电机的矢量控制。
本发明提供的一种低速稳角的FOC无刷电机，可实现电机可控平衡运行，减少电机运行中的噪音。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：包括机座、转轴和转子机壳，所述机座的一端加工有通孔，转轴穿过通孔通过第二轴承与机座连接，转轴的一端套接有轴套，轴套通过螺丝与转子机壳固定连接，转子机壳内安装有永磁体环，永磁体环内设有定子组件，机座的另一端设有机座凸台，机座凸台内依次套接设有第一轴承、套圈、挡圈和第二轴承，第一轴承设在定子组件的中部，第二轴承设在机座的中部，定子组件套接在所述机座凸台的外围，转轴的另一端依次穿过定子组件、第一轴承、套圈、挡圈、第二轴承和机座，机座底部设有控制板，机座外围开有缺口，所述控制板通过螺丝与机座固定连接，控制板的外围固定设有FPC端子和PCB接线端子，所述的FPC端子和PCB接线端子置于所述缺口处。
2.根据权利要求1所述的一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：所述的控制板为半圆形。
3.根据权利要求2所述的一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：所述的控制板上集成了FOC控制电路，所述的FOC控制电路包括微控制单元，与微控制单元依次连接的非门、三相桥和放大器。
4.根据权利要求3所述的一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：所述的控制板上还集成了位置传感器，所述的位置传感器依次连接低通滤波电路和微控制单元，低通滤波电路包括电容和电阻，位置传感器连接电容和电阻的两端，输出端为电容。
5.根据权利要求1所述的一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：所述的定子组件包括定子铁芯、安装在定子铁芯上的骨架和绕在骨架上的定子绕组，所述的骨架为相互扣合的上骨架和下骨架。
6.根据权利要求1所述的一种低速稳角的FOC无刷电机，其特征在于：所述的机座凸台设有与定子铁芯相配合的凹槽。
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