CN214480347U

CN214480347U - 电机驱动装置、驱动组件及电动工具

Info

Publication number: CN214480347U
Application number: CN202120723722.5U
Authority: CN
Inventors: 丛凤龙; 张文荣; 陆健; 包旭鹤
Original assignee: Shanghai Sinomcu Microelectronics Co ltd
Current assignee: Shanghai Sinomcu Microelectronics Co ltd
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2031-04-09

Abstract

本实用新型涉及一种电机驱动装置、驱动组件及电动工具，所述装置包括三相电机、三相全桥逆变器、电压侦测模块、驱动模块及控制模块，驱动模块当三相电机的转速小于预设转速时，在第K个控制周期交替输出驱动信号及检测信号；电压侦测模块侦测驱动信号作用时第三桥臂的第一电压及检测信号作用时第三桥臂的第二电压；控制模块用于当第一电压及第二电压相等时，延时后输出换相信号，以使得驱动模块调整驱动信号及检测信号进行换相，以在第K+1个控制周期输出调整后的驱动信号及调整后的检测信号。本实用新型实施例的电机驱动装置，可以在三相电机处于低速下时，实现转矩保持，并实时检测换相点进行准确换相，实现三相电机的精确控制。

Description

电机驱动装置、驱动组件及电动工具

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机驱动装置、驱动组件及电动工具。

背景技术

目前的无位置传感器控制对于低速重载下转矩时刻保持缺少深入研究，使用抓取不导通相反电势过零点不能解决低速重载下转矩时刻保持，无法实现准确换相，无法实现对低速重载电极的准确控制，对于电钻电镐等需要低速重载场合存在解决技术难点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种电机驱动装置，所述装置包括三相电机、三相全桥逆变器、电压侦测模块、驱动模块及控制模块，

所述三相全桥逆变器，包括第一桥臂、第二桥臂及第三桥臂，每个桥臂包括上桥臂及下桥臂，每个桥臂的上桥臂及下桥臂均设置有晶体管，所述三相全桥逆变器用于驱动所述三相电机；

所述驱动模块，连接于所述三相全桥逆变器的各个晶体管，用于当所述三相电机的转速小于预设转速时，在第K个控制周期交替输出驱动信号及检测信号，所述驱动信号用于驱动所述三相电机中的第一桥臂的上桥臂以脉冲宽度调制PWM方式开关、第二桥臂的下桥臂导通、第三桥臂的上桥臂及下桥臂断开，所述检测信号用于驱动所述三相电机中的第二桥臂的上桥臂以脉冲宽度调制PWM方式开关、第一桥臂的下桥臂导通、第三桥臂的上桥臂及下桥臂断开，其中，K为整数；

所述电压侦测模块，连接于所述三相全桥逆变器的各个桥臂的上桥臂与下桥臂之间，用于侦测所述驱动信号作用时所述第三桥臂的第一电压及所述检测信号作用时所述第三桥臂的第二电压；

所述控制模块，连接于所述电压侦测模块及所述驱动模块，用于当所述第一电压及所述第二电压相等时，延时预设时长后输出换相信号，以使得所述驱动模块调整驱动信号及检测信号进行换相，以在第K+1个控制周期输出调整后的驱动信号及调整后的检测信号。

在一种可能的实施方式中，所述电压侦测模块包括第一电压侦测单元、第二电压侦测单元及第三电压侦测单元，分别连接于所述三相全桥逆变器的各个相的上桥臂及下桥臂之间，其中，每个电压侦测单元均包括第一侦测电阻及第二侦测电阻，

所述第一侦测电阻的第一端连接于对应相的上桥臂及下桥臂之间，所述第一侦测电阻的第二端连接于所述第二侦测电阻的第一端，用于输出侦测电压；

所述第二侦测电阻的第二端接地。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块用于：当所述第一电压及所述第二电压相等时，确定所述三相电机的转子转过的角度为30°，并确定所述预设时长为延时30°的时长。

在一种可能的实施方式中，所述驱动模块还用于：在以PWM方式控制对应半桥开关时，控制PWM的占空比小于或等于40％。

在一种可能的实施方式中，所述三相全桥逆变器包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管，所述第一晶体管及所述第四晶体管组成第一桥臂、且所述第四晶体管为下桥臂，所述第二晶体管及所述第五晶体管组成第二桥臂、且所述第五晶体管为下桥臂，所述第三晶体管及所述第六晶体管组成第三桥臂、且所述第六晶体管为下桥臂，其中，所述三相电机的各个绕组的第一端连接，各个绕组的第二端分别连接于所述第一晶体管及所述第四晶体管之间、所述第二晶体管及所述第五晶体管之间、所述第三晶体管及所述第六晶体管之间。

在一种可能的实施方式中，所述三相全桥逆变器还包括多个第一输入电阻、多个第二输入电阻、多个输入电容，所述三相电机的定子包括第一绕组、第二绕组及第三绕组，其中，所述三相全桥逆变器的各个晶体管的栅极电连接于第一输入电阻的第二端、第二输入电阻的第一端及输入电容的第一端，所述三相全桥逆变器的各个晶体管的源极电连接于所述输入电容的第二端、所述第二输入电阻的第二端，第一输入电阻的第一端用于输入所述驱动信号或所述检测信号，

其中，所述第一晶体管的漏极、所述第二晶体管的漏极、所述第三晶体管的漏极电连接，所述第四晶体管的源极、所述第五晶体管的源极、所述第六晶体管的源极电连接，

所述第一晶体管的源极电连接于所述第四晶体管的漏极及第一绕组的第一端，所述第二晶体管的源极电连接于所述第五晶体管的漏极及第二绕组的第一端，所述第三晶体管的源极电连接于所述第六晶体管的漏极及第三绕组的第一端，

所述第一绕组的第二端、所述第二绕组的第二端及所述第三绕组的第二端接地。

在一种可能的实施方式中，所述电机为三相直流无刷电机。

根据本实用新型的另一方面，提出了一种驱动组件，所述驱动组件所述的电机驱动装置。

根据本实用新型的另一方面，提出了一种电动工具，所述电动工具包括所述的驱动组件。

本实用新型实施例在三相电机的转速低于预设转速处于低速重载模式时，通过驱动模块在第K个控制周期交替输出驱动信号及检测信号，以利用所述驱动信号驱动所述三相电机中的第一桥臂的上桥臂以脉冲宽度调制PWM方式开关、第二桥臂的下桥臂导通、第三桥臂的上桥臂及下桥臂断开，并利用所述检测信号用于驱动所述三相电机中的第二桥臂的上桥臂以脉冲宽度调制PWM方式开关、第一桥臂的下桥臂导通、第三桥臂的上桥臂及下桥臂断开，并利用电压侦测模块侦测所述驱动信号作用时所述第三桥臂的第一电压及所述检测信号作用时所述第三桥臂的第二电压，利用控制模块当所述第一电压及所述第二电压相等时，延时预设时长后输出换相信号，以使得所述驱动模块调整驱动信号及检测信号进行换相，以在第K+1个控制周期输出调整后的驱动信号及调整后的检测信号，本实用新型实施例的电机驱动装置，可以在三相电机处于低速下时，实现转矩保持，并实时检测换相点进行准确换相，实现三相电机的精确控制。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1示出了根据本实用新型一实施例的电机驱动装置的示意图。

图2示出了根据本实用新型一实施例的电机驱动装置的示意图。

图3a示出了根据本实用新型一实施例的三相电机的电机定子铁芯的磁化曲线的示意图，图3b示出了根据本实用新型一实施例的三相电机所用铁磁材料的磁化曲线B-H和磁导率曲线μ-H的示意图。

图4示出了根据本实用新型一实施例的三相电机的电子电感随电枢绕组产生磁势与永磁磁势夹角变化关系的示意图。

图5a示出了根据本实用新型一实施例的电机等效电路示意图。

图5b示出了根据本实用新型一实施例的电机等效电路示意图。

图6a及图6b示出了根据本实用新型一实施例的电机运行时刻和检测脉冲时刻电路的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本实用新型一实施例的电机驱动装置的示意图。

如图1所示，所述装置包括三相电机10、三相全桥逆变器20、电压侦测模块30、驱动模块40及控制模块50，

所述三相全桥逆变器20，包括第一桥臂、第二桥臂及第三桥臂，每个桥臂包括上桥臂及下桥臂，每个桥臂的上桥臂及下桥臂均设置有晶体管，所述三相全桥逆变器20用于驱动所述三相电机10；

所述驱动模块40，连接于所述三相全桥逆变器20的各个晶体管，用于当所述三相电机10的转速小于预设转速时，在第K个控制周期交替输出驱动信号及检测信号，所述驱动信号用于驱动所述三相电机10中的第一桥臂的上桥臂以脉冲宽度调制PWM方式开关、第二桥臂的下桥臂导通、第三桥臂的上桥臂及下桥臂断开，所述检测信号用于驱动所述三相电机10中的第二桥臂的上桥臂以脉冲宽度调制PWM方式开关、第一桥臂的下桥臂导通、第三桥臂的上桥臂及下桥臂断开，其中，K为整数；

所述电压侦测模块30，连接于所述三相全桥逆变器20的各个桥臂的上桥臂与下桥臂之间，用于侦测所述驱动信号作用时所述第三桥臂的第一电压及所述检测信号作用时所述第三桥臂的第二电压；

所述控制模块50，连接于所述电压侦测模块30及所述驱动模块40，用于当所述第一电压及所述第二电压相等时，延时预设时长后输出换相信号，以使得所述驱动模块40调整驱动信号及检测信号进行换相，以在第K+1个控制周期输出调整后的驱动信号及调整后的检测信号。

应该说明的是，本实用新型实施例的各个模块、单元均可以通过硬件电路实现，或者利用通用硬件电路结合相关现有的逻辑实现。

首先对三相全桥逆变器20的可能实现方式进行示例性介绍，应该说明的是，本实用新型实施对三相全桥逆变器20的可能实现方式不做限定，在其他的实施方式中，三相全桥逆变器20也可以有其他的实现方式。

下面对各个模块的可能实现方式进行示例性介绍。

请参阅图2，图2示出了根据本实用新型一实施例的电机驱动装置的示意图。

如图2所示，三相全桥逆变器20可以包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6，所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4组成第一桥臂、且所述第四晶体管Q4为下桥臂，所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5组成第二桥臂、且所述第五晶体管Q5为下桥臂，所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6组成第三桥臂、且所述第六晶体管Q6为下桥臂，其中，所述三相电机10的各个绕组的一端电连接，各个绕组的另一端分别电连接于所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4之间、所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5之间、所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6之间。

在一种可能的实施方式中，第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，其中，晶体管可以是基于碳化硅SiC，氮化镓GaN实现，以提高性能。

本实用新型实施例中，一个控制周期对应一次换相。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，所述三相全桥逆变器20还可以包括多个第一输入电阻、多个第二输入电阻、多个输入电容以对输入信号进行滤波，所述三相电机10的定子包括第一绕组A、第二绕组B及第三绕组C，其中，所述三相全桥逆变器20的各个晶体管的栅极电连接于第一输入电阻的第二端、第二输入电阻的第一端及输入电容的第一端，所述三相全桥逆变器20的各个晶体管的源极电连接于所述输入电容的第二端、所述第二输入电阻的第二端，第一输入电阻的第一端用于输入控制信号，

其中，所述第一晶体管Q1的漏极、所述第二晶体管Q2的漏极、所述第三晶体管Q3的漏极电连接，所述第四晶体管Q4的源极、所述第五晶体管Q5的源极、所述第六晶体管Q6的源极电连接，

所述第一晶体管Q1的源极电连接于所述第四晶体管Q4的漏极及第一绕组的第一端，所述第二晶体管Q2的源极电连接于所述第五晶体管Q5的漏极及第二绕组的第一端，所述第三晶体管Q3的源极电连接于所述第六晶体管Q6的漏极及第三绕组的第一端，

所述第一绕组A的第二端、所述第二绕组B的第二端及所述第三绕组C的第二端接地。

在一个示例中，如图2所示，第一输入电阻可以包括第一电阻R1、第三电阻R3、第五电阻R5、第七电阻R7、第九电阻R9、第十一电阻R11，第二输入电阻可以包括第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6、第八电阻R8、第十电阻R10、第十二电阻R12，输入电容可以包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6。

在一个示例中，三相全桥逆变器20还可以包括多个续流二极管，设置在各个晶体管的源极及漏极之间，用于在晶体管关断是提供续流通路，防止晶体管损坏。

在一种可能的实现方式中，所述三相电机10可以为三相直流无刷电机。

在一个示例中，本实用新型实施例通过将所述定子的各个绕组的一端电连接，各个绕组的另一端分别电连接于所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4之间、所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5之间、所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6之间，实现了三相电机10的Y接法(或可称之为星形接法)。

在一个示例中，如图2所示，三相电机10可以包括第一绕组A、第二绕组B和第三绕组C(分别对应相A、相B、相C，并对应第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂)，第一绕组A的一端电连接于所述第一晶体管Q1及所述第四晶体管Q4之间，第二绕组B的一端电连接于所述第二晶体管Q2及所述第五晶体管Q5之间，第三绕组C的一端电连接于所述第三晶体管Q3及所述第六晶体管Q6之间。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述电压侦测模块30包括第一电压侦测单元310、第二电压侦测单元320及第三电压侦测单元330，分别连接于所述三相全桥逆变器20的各个相的上桥臂及下桥臂之间，其中，每个电压侦测单元均包括第一侦测电阻Re1及第二侦测电阻Re2，

所述第一侦测电阻Re1的第一端连接于对应相的上桥臂及下桥臂之间，所述第一侦测电阻Re1的第二端连接于所述第二侦测电阻Re2的第一端，用于输出侦测电压Vde；

所述第二侦测电阻Re2的第二端接地。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块50用于：当所述第一电压及所述第二电压相等时，确定所述三相电机10的转子转过的角度为30°，并确定所述预设时长为延时30°的时长。

本实用新型实施例对延时30°的具体时长不做限定，本领域技术人员可以根据需要及实际情况设定。

在一种可能的实施方式中，所述驱动模块40还用于：在以PWM方式控制对应半桥开关时，控制PWM的占空比小于或等于40％。

在一种可能的实施方式中，本实用新型实施例的驱动模块40可以通过专用的电机驱动芯片实现，也可以通过分立器件搭建得到，对此，本实用新型实施例不做限定。

本实用新型实施例的控制模块50可以包括处理组件，其中处理组件包括但不限于单独的处理器，或者分立元器件，或者处理器与分立元器件的组合。所述处理器可以包括电子设备中具有执行指令功能的控制器，所述处理器可以按任何适当的方式实现，例如，被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。在所述处理器内部，可以通过逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等硬件电路执行所述可执行指令。

本实用新型实施例对控制模块50的具体实现方式不做限定。

下面对本实用新型实施例在低速重载下确定换相点，实现电机驱动控制的原理进行示例性介绍。

请参阅图3a及图3b，图3a示出了根据本实用新型一实施例的三相电机的电机定子铁芯的磁化曲线的示意图，图3b示出了根据本实用新型一实施例的三相电机所用铁磁材料的磁化曲线B-H和磁导率曲线μ-H的示意图。

在一个示例中，工程上为最大程度利用铁心材料，电机的空载工作点选取在磁化曲线上升斜率较小的地方，如图3b中的A点。

电机铁心的额定工作点并不在其最大磁导率处，而在最大磁导率的右侧，如图3b中A点所示。当定子电枢绕组通入电流时，电枢磁势引起的电枢反应会造成工作点偏移，从而导致磁导率的变化。

在一个示例中，电机定子电枢绕组的电感可以公式1得到：

进一步可得公式2：

根据安培环路定理，公式2可转化为公式3：

其中，ψ_S表示定子电枢磁链，N_S表示定子电枢绕组匝数，S表示磁路截面积，i_S表示定子电枢绕组电流，L为磁路长度，R_mψ表示电机主磁路的磁阻，主要由铁心磁阻和气隙磁阻这两部分组成，B表示磁感应强度。

电机主磁路的磁阻可由公式4得到：

其中，R_Fe表示铁心磁阻，R_σ表示气隙磁阻，L_Fe表示铁心磁路长度，μ_Fe表示铁心磁导率，L_σ表示气隙磁路长度，μ_σ表示气隙磁导率。

在一个示例中，对于选定的电机，定子电枢绕组匝数N_S是一个常量，而对于表贴式无刷直流电机，其气隙长度L_σ是一定的，气隙磁导率μ_σ不变，那么气隙磁阻R_σ是恒定的；对于磁路较长的铁心磁阻，电枢绕组产生的磁势将导致磁场强度H改变，从而导致增磁与去磁效应具有不一样的磁导率μ_Fe。

在一个示例中，当电枢绕组产生磁势与永磁磁势夹角绝对值小于90°时，电枢磁势在d轴上的分量为正值，会导致增磁效应，从图3b可得知，铁心的磁导率将变小，从而定子电感减小；当电枢绕组产生磁势与永磁磁势夹角绝对值大于90°时，如图3b所示，电枢磁势在d轴上的分量为负值，会导致去磁效应，铁心的磁导率将变大，从而定子电感增大。

请参阅图4，图4示出了根据本实用新型一实施例的三相电机的电子电感随电枢绕组产生磁势与永磁磁势夹角变化关系的示意图。

图4中纵坐标表示定子电感变化随转子相对定子角度的变化，当转子相对于定子的角度小于90°时，定子电感大于原电感，即，定子电感在原电感的100％以上。

在一个示例中，如图4所示，电枢磁势与永磁磁势的夹角越小，增磁效应越大，相应的定子绕组电感越小。

在一个示例中，直流无刷电机的电机相电压可以如公式5所示：

其中，u_a,b,c表示相电压，R表示相电阻，L_S表示定子相电感，i_a,b,c表示相电流，e_a,b,c表示相反电势。

在一个示例中，当电机处于静止状态或者转速很低的时候，反电势e_a,b_,c很小，可以忽略；电机的相电阻通常很小，含有电阻的相也可以忽略，在这种情况下，上式公式5可以简化为：

从公式6可以看出，当电机转速很低的时候，相电压与定子相电感近似成正比。当转速很高的时候，认为采到的电压就是转速引起的反电势相电压而忽略电感和电阻上压降，低速的时候正好相反，因为转速很低，反电势和转速是有关系的e＝C_eφn，这里的C是常数，φ是永磁体磁链也可以认为是不变的，因此电机的反电势是转速直接正相关的，因为为此，电机启动的时候电流大，转速太低反电势太小，电压上的电压基本都作用再电机电感和电阻上，所以启动电流较大。

通过上面分析可知，直流无刷电机的定子电感并不是一直不变的，定子电感会随着定子电流的不断增大而增大(如图3a所示)，但是定子电流达到一定值的时候，定子电感会达到饱和状态；同时转子永磁体对定子电感也有很大影响，如图4所示。

通过本实用新型实施例提出的电机驱动装置，即可解决由于低速反电势很小引起采样值不准确进而影响电机正常运行的问题。

请参阅图5a，图5a示出了根据本实用新型一实施例的电机等效电路示意图。

在一个示例中，假设正常驱动为电机A相上桥(第一桥臂的上桥臂)通电，B相下桥(第二桥臂的下桥臂)通电进行分析，采用本实用新型实施例的电机驱动装置进行电机驱动时，采集不导通相C(第三桥臂)的反电动势，此时，电机等效电路如图5a所示。

在一个示例中，在转速比较低的条件下，实际调整输出的PWM占空比比较小(本实用新型实施例驱动占空比最大输出为40％)，在同一个PWM输出周期内，插入检测使用的脉冲即检测信号。其中，插入脉冲采样和输出脉冲时刻定子磁链方向相差180°。

请参阅图5b，图5b示出了根据本实用新型一实施例的电机等效电路示意图。

在一个示例中，若驱动信号采用A上(第一桥臂的上桥臂)B下(第二桥臂的下桥臂)导电模式，则当驱动信号注入三相全桥逆变器20时，电机等效电路如图5b所示。

其中，RA、RB、RC分别表示A、B、C相的等效电阻。

下面对实际电机运行情况进行分析。

请参阅图6a及图6b，图6a及图6b示出了根据本实用新型一实施例的电机运行时刻和检测脉冲时刻电路的示意图。

在图6a及图6b中，“×”表示电流流入，“·”表示电流流出，X、Y、Z表示三个正交方向。

图6a及图6b采用120°导通方式(同一时刻，只有两相通电)，其中，图6a为驱动脉冲时刻，假设电机顺时针运行，下一次正确导通时刻为A上C下(根据直流无刷电机控制原理，本质上是定子磁链和转子磁链夹角一直是从120°到60°变化，到60°之后必须换相才能继续保持120°夹角，平均转矩才是90°，力才最大)，则此时不导通相C(第三桥臂)为从电压为接近电源电压向地(一般0V)变化，也就是说此时C相为下降沿。

在一个示例中，如图6a所示，A相磁链F_a方向与永磁体磁链F_r夹角为150°，并且随着转子的顺时针转动，夹角在逐渐减小；B相磁链F_b方向与永磁体磁链F_r夹角为90°，并且随着转子的顺时针转动，夹角在逐渐减小。

在一个示例中，设电机在电流通入足够长时间之后定子电感达到饱和状态，此时定子自身电感为L_S，如图6a所示，转子处于水平位置的时刻永磁体对定子相A影响的电感值为L_rcos(30°)(L_r为永磁体与定子相夹角为0°时对于定子相产生的等效电感)，由于此时A相磁链F_a方向与永磁体磁链F_r夹角大于90°，从图4可知，此时为去磁，通过上面分析可知此时电感增大，即此时A相的实际电感值为L_A＝L_S+L_rcos(30°)，并且随着夹角的逐渐减小，A相电感逐增大；同理可得出此时B相电感值为L_S。

在一个示例中，根据公式6可以得到公式7：

在一个示例中，当注入检测信号时，此时实际磁路方向如图6b所示，根据上述可知，此时A相电感值为L_A＝L_S+L_rcos(30°)，此时B相此时电感值为L_S。假设顺时针旋转角度θ(在0---60°之间)，则在驱动信号作用下，C相反电势为：

在一个中，在检测信号作用下，C相反电动势为：

根据公式8可得：

根据公式9可得：

所以可知，在不导通相的下降沿，驱动脉冲和检测脉冲下不导通相C的反电势都大于电源电压的一半，用公式8减去公式9，可得：

对上式的分子通分并整理可得：

e_C-e_C'＝(sin(60°-θ)-sinθ)(L_S+L_r(sin(60°-θ)+sinθ))·VCC 公式12

在一个示例中，由于角度在0---60°(一个换相周期)，且正弦函数在0---60°区间为单调递增，所以可知：

当θ＜30°时，公式12大于0，即此时驱动脉冲下C相反电势大于检测脉冲下C相反电势；

当θ＝30°时，公式12为0，即此时驱动脉冲下C相反电势等于检测脉冲下C相反电势；

当θ＞30°时，公式12小于0，即此时驱动脉冲下C相反电势小于检测脉冲下C相反电势。

根据以上分析可知，当检测到驱动脉冲和检测脉冲下不导通相反电势C相等时转子转过30°，此时可以根据延时时间计算出延时30°之后即为实际换相点，可以实现准确换相。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种电机驱动装置，其特征在于，所述装置包括三相电机、三相全桥逆变器、电压侦测模块、驱动模块及控制模块，

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压侦测模块包括第一电压侦测单元、第二电压侦测单元及第三电压侦测单元，分别连接于所述三相全桥逆变器的各个相的上桥臂及下桥臂之间，其中，每个电压侦测单元均包括第一侦测电阻及第二侦测电阻，

所述第二侦测电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于：当所述第一电压及所述第二电压相等时，确定所述三相电机的转子转过的角度为30°，并确定所述预设时长为延时30°的时长。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动模块还用于：在以PWM方式控制对应半桥开关时，控制PWM的占空比小于或等于40％。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三相全桥逆变器包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管，所述第一晶体管及所述第四晶体管组成第一桥臂、且所述第四晶体管为下桥臂，所述第二晶体管及所述第五晶体管组成第二桥臂、且所述第五晶体管为下桥臂，所述第三晶体管及所述第六晶体管组成第三桥臂、且所述第六晶体管为下桥臂，其中，所述三相电机的各个绕组的第一端连接，各个绕组的第二端分别连接于所述第一晶体管及所述第四晶体管之间、所述第二晶体管及所述第五晶体管之间、所述第三晶体管及所述第六晶体管之间。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述三相全桥逆变器还包括多个第一输入电阻、多个第二输入电阻、多个输入电容，所述三相电机的定子包括第一绕组、第二绕组及第三绕组，其中，所述三相全桥逆变器的各个晶体管的栅极电连接于第一输入电阻的第二端、第二输入电阻的第一端及输入电容的第一端，所述三相全桥逆变器的各个晶体管的源极电连接于所述输入电容的第二端、所述第二输入电阻的第二端，第一输入电阻的第一端用于输入所述驱动信号或所述检测信号，

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机为三相直流无刷电机。

8.一种驱动组件，其特征在于，所述驱动组件包括如权利要求1-7任一项所述的电机驱动装置。

9.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括权利要求8所述的驱动组件。