CN1921273A - 无刷直流电机位置检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机技术领域，具体说是关于无刷直流电机位置检测电路的。它包括有：电机本体；检测转子旋转位置的位置传感器；电子换相控制电路及功率逻辑开关构成，电机本体由定子及转子构成，定子由多相绕组安装于铁芯线槽内，转子由磁钢构成，其特征是：其检测转子旋转位置的传感器由相距均等角度缠绕于定子铁芯槽间凸起的线圈绕组构成，电子换向控制电路由连接于上述线圈绕组输出的放大整形电路，将线圈绕组输出位置信号放大整形后输至单片机输入接口，单片机以其触发出控制信号输至上拉电路提高负荷推动能力后输至功率逻辑开关管去控制定子换相供电，电路简单、便于安装生产。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是安装容易、电路简单的无刷直流电机位置检测电路。
背景技术
无刷直流电机(BLDC)，就其基本结构而言，可以认为是由一台电子开关电路、永磁式同步电动机以及位置传感器三者组成的电动机系统。电动机由定子和转子组成，定子上有多相绕组设置在其铁芯线槽内，转子为永磁磁钢产生磁场，位置传感器在无刷直流电机中起着测定转子磁极位置的作用，为逻辑开关电路提供正确的换向信息，即将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，然后去控制定子绕组换向。位置传感器种类较多，且各具特点。
当前，无刷直流电机常用的检测方法及电路主要有反电动势过零检测法、霍尔元件检测法及电路等等，这些方法及电路尽管能实现无刷直流电机的启动和调速，但是都存在一些问题。
下面分别介绍上述两种检测方法及电路的基本原理：
霍尔元件位置检测方法及电路的原理及存在的问题：如图1及图2所示，三个霍尔元件2安装于电机定子1内部当永磁转子转动时，由于磁场变化将会使霍尔元件两侧的霍尔电压发生变化，并且从霍尔电压的变化趋势可以得出转子现在所处的位置。另外因为霍尔元件所产生的电压很小，因此，在应用时往往需要外接放大器3，在驱动开关电路时还需要外加功率放大器4。
但是，霍尔元件位置检测方法及电路存在很多问题，即因为霍尔元件产生霍尔电压必须要外加电场，所以在应用时还要接辅助电源Vcc。另外霍尔元件要安装在电机定子内部，安装固定很不方便。
反电动势位置检测方法及电路的原理及存在问题：
反电动势过零检测方法内部不需要附加电路，但是，其外围电路5比较复杂，如图3所示，并且当电机转速较低时扰动信号大于采集信号，因此，需要将电机开环启动到一定转速时才可以闭环运行，这种检测方式编程难度大，启动算法较为复杂。综上所述两种方法相比可以知道，霍尔元件检测法外围电路简单，并且编程相对容易，但是，由于霍尔元件需要放入电机定子内部，所以安装复杂。
发明内容
本发明为解决上述两种无刷直流电机位置检测方法及电路存在的问题而提供一种不需安装霍尔元件及搭建外围复杂电路的无刷直流电机位置检测电路，其技术方案的结构包括有：电机本体；检测转子旋转位置的位置传感器；电子换相控制电路及功率逻辑开关构成，电机本体由定子及转子构成，定子由多相绕组安装于铁芯线槽内，转子由磁钢构成，其特征是：其检测转子旋转位置的传感器由相距均等角度缠绕于定子铁芯槽间凸起的线圈绕组构成，电子换向控制电路由连接于上述线圈绕组输出的放大整形电路，将线圈绕组输出位置信号U、V、W放大整形后输至单片机输入接口，单片机以U+、U-、V+、V-、W+、W-触发出Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn控制信号输至上拉电路提高负荷推动能力后输至功率逻辑开关管去控制定子换相供电。
其定子有三相绕组时其位置传感器线圈绕组有三个，位置相隔120°角，绝缘绕制于定子铁芯槽间凸起上，定子绕组及传感器线圈绕组可绕制成4、5……等多组，转子永久磁钢按一定极对数4、5……组成。
其功率开关相应由多路跨接于直流电源正负端间的串接双极型晶体管构成，上述上拉电路控制信号输出接至各双极型晶体管基极，双极型晶体管的串接点接至无刷直流电机的各定子线圈。
优点及积极效果：A.与霍尔元件位置检测法在定子中安装霍尔元件相比，本发明在定子铁芯槽间凸起缠绕线圈绕组具有安装容易的优点。
B.与反电动势过零检测法相比本发明无需复杂的外围电路和编程计算，当电机低速运转时，能容易实现位置信号的反馈及准确换向，只要转子转动，位置传感器就能产生信号，所以启动算法相对比较简单。
附图说明
图1为霍尔元件位置检测方法中霍尔元件在定子中安装示意图；
图2为霍尔元件位置检测方法外接电路框图；
图3为反电动势过零检测方法外围电路示意图；
图4为本发明无刷直流电机位置检测电路框图。
各图中
1-电机定子(定子) 2-霍尔元件
3-放大器 4-功率放大器
5-外围电路 6-线圈绕组
Vcc-电源 Vd-直流电压
Pwm-脉宽调制 Vr-参数电压
U、V、W-位置信号
Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn-控制信号
具体实施方式
下面结合附图4进一步说明本发明无刷直流电机位置检测电路实施例子。
如图4.所示，本发明无刷直流电机位置检测电路包括有：电机本体；检测转子旋转位置的位置传感器；电子换相控制电路及功率逻辑开关构成，电机本体由定子及转子构成，定子由多相绕组安装于铁芯线槽内，转子由磁钢构成，其特征是：其检测转子旋转位置的传感器由相距均等角度缠绕于定子铁芯槽间凸起的线圈绕组构成，电子换向控制电路由连接于上述线圈绕组输出的放大整形电路，将线圈绕组输出位置信号U、V、W放大整形后输至单片机输入接口，单片机以U+、U-、V+、V-、W+、W-触发出Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn控制信号输至上拉电路提高负荷推动能力后输至功率逻辑开关管去控制定子换相供电。
其定子有三相绕组时其位置传感器线圈绕组有三个，位置相隔120°角，绝缘绕制于定子铁芯槽间凸起上，定子绕组及传感器线圈绕组可制成4、5……等多组，转子永久磁钢按一定极对数4、5……组成。
其功率开关相应由多路跨接于直流电源正负端间的串接双极型晶体管构成，上述上拉电路控制信号输出接至各双极型晶体管基极，双极型晶体管的串接点接至无刷直流电机的各定子线圈构成。
Claims (3)
1.一种无刷直流电机位置检测电路包括有：电机本体；检测转子旋转位置的位置传感器；电子换相控制电路及功率逻辑开关构成，电机本体由定子及转子构成，定子由多相绕组安装于铁芯线槽内，转子由磁钢构成，其特征是：其检测转子旋转位置的传感器由相距均等角度缠绕于定子铁芯槽间凸起的线圈绕组构成，电子换向控制电路由连接于上述线圈绕组输出的放大整形电路，将线圈绕组输出的位置信号(U、V、W)放大整形后输至单片机输入接口，单片机以(U+、U-)、(V+、V-)、(W+、W-)触发出(Up、Un)、(Vp、Vn)、(Wp、Wn)控制信号输至上拉电路提高负荷推动能力后输至功率逻辑开关管去控制定子换相供电。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机位置检测电路其特征是：其定子有三相绕组时其位置传感器线圈绕组有三个，位置相隔120°角，绝缘绕制于定子铁芯槽间凸起上，定子绕组及传感器线圈绕组可绕制成4、5……等多组，转子永久磁钢按一定极对数4、5……组成。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电机位置检测电路其特征是：其功率开关相应由多路跨接于直流电源正负端间的串接双极型晶体管构成，上述上拉电路控制信号输出接至各双极型晶体管基极，双极型晶体管的串接点接至无刷直流电机的各定子线圈。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
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