CN208424124U - 一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，电机控制器和电机本体，所述的电机本体包括转轴、永磁转子组件和定子组件，永磁转子组件和定子组件形成磁藕合，定子组件包括定子铁芯和卷绕在定子铁芯上的线圈绕组，所述的电机控制器包括有多个功率电子开关组成的逆变电路和PWM信号发生单元；PWM信号发生单元输出多路PWM信号到逆变电路，逆变电路输入端连接直流母线L上,逆变电路的输出端连接线圈绕组，其特征在于：直流母线L上还连接有浪涌吸收电路。它可以有效吸收直流母线上的瞬时高压，避免对IGBT等重要的电子功率开关形成较大的冲击，从而提高电机产品的可靠性，减少故障率。

Description

一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机

技术领域：

本实用新型涉及一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机。

背景技术：

近几年，随着电器领域竞争日趋激烈，对产品技术要求不断提高，如要求产品节能环保、可控性智能化程度高、开发周期短、噪音小等。作为核心部件——电机，无疑成为解决上述技术问题的关键部件，直流无刷电机(BLDCMOTOR)，它具有节能环保、可靠性和可控性都比较高、噪音小、容易实现智能化等特点，可以解决单相交流电机的不足，因此，现有的空调里面的单相交流电机逐渐被直流无刷电机所取替。中国国内或者亚洲其它国家空调，其直流电机控制板跟空调主板连接，设置有5路的连接信号，分别为：GND端口、VDC端口、VCC端口、VSP端口、FG端口，这种接口基本成为标准的接口，空调主板通过输出VSP电压端口向直流电机控制板输入目标转速，电机通过FG端口反馈电机实际速度，实现直流电机的转速闭环控制。

随着全球电子/家电产品能效等级的提高,电机也逐步由直流无刷电机替换传统的交流电机,需要进一步降低产品在电机厂和整机厂制程过程中由于非正常操作导致的电机失效，其中，带电热插拔就是一项控制操作过程中导致电机失效的主要操作，虽然所有过程控制文件都明确要求禁止带电拔插，但在实际控制操作过程中并不能百分百做到，需要有一定的策略来减小或杜绝带电热插拔导致的电机失效,提高产品的可靠性。

发明内容：

本实用新型的的目的是提供一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，以解决上述背景技术中带电热插拔导致电机失效的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，包括电机控制器和电机本体，所述的电机本体包括转轴、永磁转子组件和定子组件，永磁转子组件和定子组件形成磁藕合，定子组件包括定子铁芯和卷绕在定子铁芯上的线圈绕组，所述的电机控制器包括有多个功率电子开关组成的逆变电路和PWM信号发生单元；PWM信号发生单元输出多路PWM信号到逆变电路，逆变电路输入端连接直流母线L上,逆变电路的输出端连接线圈绕组，其特征在于：直流母线L上还连接有浪涌吸收电路。

上述所述的浪涌吸收电路是由薄膜电容和RC吸收回路组成，薄膜电容和RC吸收回路并联在直流母线L和地GND之间。

上述所述的薄膜电容包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2并联在直流母线L和地GND之间。

上述所述的RC吸收回路包括由电阻R2和电容C3串联起来的第一支路和电阻R3和电容C4串联起来的第二支路，第一支路和第二支路并联起来连接在直流母线L和地GND之间。

上述所述的PWM信号发生单元是微处理器MCU，在微处理器MCU里面设置有转速软控制单元，转速软控制单元对电机在满通状态下的转速进行限制。

上述所述的PWM信号发生单元是逻辑电路控制单元，在逻辑电路控制单元里面设置硬件转速控制单元，硬件转速控制单元对电机的转速进行限制。

上述所述的逆变电路和PWM信号发生单元集成在一个芯片内形成智能功率芯片IPM。

上述所述的电机本体是一个塑封电机，电机控制器安装在电机本体的里面。

上述所述的电机控制器设置5路端口与电器设备系统控制器连接，这5路端口分别为Vdc端口，用于提供直流母线电压Vdc；Vcc端口--提供低压直流；GND端口--提供接地用；VSP端口--用于调速信号传送；FG端口--用于电机速度信号反馈。

PWM信号发生单元是微处理器MCU，在微处理器MCU里面设置有进角度控制单元，进角度控制单元使电机在控制换相时的进角度为0度，从而限制电机的空转转速。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：

1)带电热插拔导致电机失效的主要形成的原因：电机高速运转过程中，由于突然拔出与系统控制器的连接信号线，导致电机突然中断供电，在定子绕组中产生很高的反向电动势，因此在直流母线上形成较高的瞬时高压，对IGBT等重要的电子功率开关形成较大的冲击甚至损坏，本实用新型在直流母线上还连接有浪涌吸收电路，可以有效吸收直流母线上的瞬时高压，避免对IGBT等重要的电子功率开关形成较大的冲击，从而提高电机产品的可靠性，减少故障率。

2)浪涌吸收电路是由薄膜电容和RC吸收回路组成，薄膜电容和RC吸收回路并联在直流母线L和地GND之间，电路结构简单，成本低，工作可靠高效。

3)薄膜电容包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2并联在直流母线L和地GND之间；上述所述的RC吸收回路包括由电阻R2和电容C3串联起来的第一支路和电阻R3和电容C4串联起来的第二支路，第一支路和第二支路并联起来连接在在直流母线L和地GND之间。通过采用2组的浪涌吸收电路进一步提高吸收浪涌电压的能力，提高可靠性。

4)PWM信号发生单元是微处理器MCU，在微处理器MCU里面设置有转速软控制单元，转速软控制单元对电机在满通状态下的转速进行限制，限制在定子绕组在带电热插拔中产生反向电动势，避免直流母线上形成较高的瞬时高压，提高可靠性。

5)PWM信号发生单元是逻辑电路控制单元，在逻辑电路控制单元里面设置硬件转速控制单元，硬件转速控制单元对电机的转速进行限制，限制在定子绕组在带电热插拔中产生反向电动势，避免直流母线上形成较高的瞬时高压，提高可靠性。

6)PWM信号发生单元是微处理器MCU，在微处理器MCU里面设置有进角度控制单元，进角度控制单元使电机在控制换相时的进角度为0度，从而限制电机的空转转速，限制在定子绕组在带电热插拔中产生反向电动势，避免直流母线上形成较高的瞬时高压，提高可靠性。

附图说明：

图1是本实用新型实施例一的直流无刷电机的立体图；

图2是本实用新型实施例一的直流无刷电机的结构剖视图；

图3是是本实用新型实施例一的直流无刷电机与电器设备的连接示意图；

图4是本实用新型实施例一的电机控制器的电路方框图；

图5是图4的进一步具体化后的示意图；

图6是本实用新型实施例一的浪涌吸收电路的电路图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一：

如图1至图2所示，本实施例是一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，包括电机控制器和电机本体，所述的电机本体包括转轴1、永磁转子组件2和定子组件3，永磁转子组件2和定子组件3形成磁藕合，定子组件3包括定子铁芯31和卷绕在定子铁芯31上的线圈绕组32，所述电机本体是一个塑封电机，定子组件3是一个塑封定子组件，它还包括塑封外壳33；电机控制器安装在电机本体的里面，电机控制器是一个控制线路板4；电机控制器设置5路端口与电器设备系统控制器连接，这5路端口分别为Vdc端口，用于提供直流母线电压Vdc；Vcc端口--提供低压直流；GND端口--提供接地用；VSP端口--用于调速信号传送；FG端口--用于电机速度信号反馈。

如图3所示，本实施例是一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机与电器设备系统控制器的连接示意图，电机本体的转轴1用于连接负载，如果电器设备是空调设备，那么负载就是风轮；

如图4、图5、图6所示，所述的电机控制器包括有多个功率电子开关组成的逆变电路和PWM信号发生单元；PWM信号发生单元输出多路PWM信号到逆变电路，逆变电路输入端连接直流母线L上,逆变电路的输出端连接线圈绕组32，其特征在于：直流母线上还连接有浪涌吸收电路。浪涌吸收电路是由薄膜电容和RC吸收回路组成，薄膜电容和RC吸收回路并联在直流母线L和地GND之间。薄膜电容包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2并联在直流母线L和地GND之间。RC吸收回路包括由电阻R2和电容C3串联起来的第一支路和电阻R3和电容C4串联起来的第二支路，第一支路和第二支路并联起来连接在在直流母线L和地GND之间。

假设本实用新型的直流无刷电机是3相无刷直流永磁同步电机，转子位置测量电路一般采用3个霍尔传感器，3个霍尔传感器分别检测一个360度电角度周期的转子位置，并根据其在一定时间内的位置信号的变化计算转速，每转过120度电角度改变一次定子组件12的各相线圈绕组的通电，形成3相6步控制模式。逆变电路由电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成，电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分别由；PWM信号发生单元(即微处理器MCU)输出的6路PWM信号(P1、P2、P3、P4、P5、P6)控制，逆变电路还连接电阻R1用于检测母线电流Ibus，母线电流检测电路将电阻R1的检测母线电流Ibus转换后传送到微处理器MCU。

如图5所示，PWM信号发生单元是微处理器MCU，在微处理器MCU里面设置有转速软控制单元，转速软控制单元对电机在满通状态下的转速进行限制，限制在定子绕组在带电热插拔中产生反向电动势，避免直流母线上形成较高的瞬时高压，提高可靠性。另外，在微处理器MCU里面还可以设置有进角度控制单元，进角度控制单元使电机在控制换相时的进角度为0度，从而限制电机的空转转速，限制定子绕组在带电热插拔中产生反向电动势，避免直流母线上形成较高的瞬时高压，提高可靠性。所述的进角度是电机在换相时的换相超前或者滞后角度。

另外：PWM信号发生单元也可以采用逻辑电路控制单元(纯硬件电路)，在逻辑电路控制单元里面设置硬件转速控制单元，硬件转速控制单元对电机的转速进行限制。硬件转速控制单元最简单的实施方法是采用一个电压比较电路，转子位置测量电路采用到的转速信号转换成一个电压值与电压比较电路的设定电压值进行比较，输出控制信号，这些在教科书有记载，在此不再叙述。逆变电路和PWM信号发生单元集成在一个芯片内形成智能功率芯片IPM。

本实用新型的原理：在直流母线上还连接有浪涌吸收电路，可以有效吸收直流母线上的瞬时高压，避免对IGBT等重要的电子功率开关形成较大的冲击，从而提高电机产品的可靠性，减少故障率。与此同时，配合对电机的转速进行限制，使定子绕组在带电热插拔中产生反向电动势较低，避免直流母线上形成较高的瞬时高压，提高可靠性。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，包括电机控制器和电机本体，所述的电机本体包括转轴、永磁转子组件和定子组件，永磁转子组件和定子组件形成磁藕合，定子组件包括定子铁芯和卷绕在定子铁芯上的线圈绕组，所述的电机控制器包括有多个功率电子开关组成的逆变电路和PWM信号发生单元；PWM信号发生单元输出多路PWM信号到逆变电路，逆变电路输入端连接直流母线L上,逆变电路的输出端连接线圈绕组，其特征在于：直流母线L上还连接有浪涌吸收电路。

2.根据权利要求1所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：浪涌吸收电路是由薄膜电容和RC吸收回路组成，薄膜电容和RC吸收回路并联在直流母线L和地GND之间。

3.根据权利要求2所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：薄膜电容包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2并联在直流母线L和地GND之间。

4.根据权利要求2所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：RC吸收回路包括由电阻R2和电容C3串联起来的第一支路和电阻R3和电容C4串联起来的第二支路，第一支路和第二支路并联起来连接在直流母线L和地GND之间。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：PWM信号发生单元是微处理器MCU，在微处理器MCU里面设置有转速软控制单元，转速软控制单元对电机在满通状态下的转速进行限制。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：PWM信号发生单元是逻辑电路控制单元，在逻辑电路控制单元里面设置硬件转速控制单元，硬件转速控制单元对电机的转速进行限制。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：逆变电路和PWM信号发生单元集成在一个芯片内形成智能功率芯片IPM。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：电机本体是一个塑封电机，电机控制器安装在电机本体的里面。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：电机控制器设置5路端口与电器设备系统控制器连接，这5路端口分别为Vdc端口，用于提供直流母线电压Vdc；Vcc端口--提供低压直流；GND端口--提供接地用；VSP端口--用于调速信号传送；FG端口--用于电机速度信号反馈。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有带电热拔插保护装置的直流无刷电机，其特征在于：PWM信号发生单元是微处理器MCU，在微处理器MCU里面设置有进角度控制单元，进角度控制单元使电机在控制换相时的进角度为0度，从而限制电机的空转转速。