CN214591225U - 一种无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种无刷直流电机，本无刷直流电机包括：微处理器、位置传感器、可调电压输入模块和驱动模块和逆变模块；其中所述位置传感器置于电机端盖上，且所述逆变模块与电机电连接；所述可调电压输入模块通过基准电压源芯片对供电电压进行调节后，以获得输入电压，并向逆变模块输出连续电流；以及检测电机转子位置，控制驱动模块调节逆变模块产生不同的电机相电流波形，以调节电机转速和/或转向；本实用新型通过对可调范围的输入电压进行连续电流向逆变模块输出，实现了高稳定性、高精度、输出范围可调的连续电流驱动的功能，通过实时检测电机转子位置，实现对电机转速和/或转向调节，提高了无刷直流电机的精度、效率。

Description

一种无刷直流电机

技术领域

本实用新型属于无刷直流电机技术领域，具体涉及一种无刷直流电机。

背景技术

无刷直流电机与有刷直流电机相比，具有功耗低、换向可靠，体积小、重量轻、输出扭矩大，使用寿命长等优点，在工业控制、医疗器械、家用电器等领域有广阔的应用前景。

现在很多装置采用连续电流驱动模式工作，电流长期稳定度通常作为衡量电源的性能指标，但是传统电源电路存在瞬态电流尖峰、超出允许的驱动电流等问题。

因此，亟需开发一种新的无刷直流电机，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无刷直流电机，以解决如何无刷直流电机获取输入电压进行连续电流输出的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无刷直流电机，其包括：微处理器、与所述微处理器电性相连的位置传感器、可调电压输入模块和驱动模块和逆变模块；其中所述位置传感器置于电机端盖上，且所述逆变模块与电机电连接；所述可调电压输入模块通过基准电压源芯片对供电电压进行调节后，以获得输入电压，并向逆变模块输出连续电流，以驱动电机运转；以及所述位置传感器适于检测电机转子位置，所述微处理器根据电机转子位置控制驱动模块调节逆变模块产生不同的电机相电流波形，以调节电机转速和/或转向。

进一步，所述可调电压输入模块包括：慢启动电路；所述慢启动电路适于控制所述输入电压达到预设值的延迟时间。

进一步，所述可调电压输入模块包括：设置有运算放大器、场效应管的连续电流控制电路；所述连续电流控制电路通过所述运算放大器对输入电压进行运放后，由所述场效应管向逆变模块输出连续电流。

进一步，所述可调电压输入模块还包括：与所述连续电流控制电路相连的电压采样电路、过流保护电路；当所述电压采样电路采集到的输入电压高于预设值时，所述过流保护电路适于对所述连续电流控制电路进行分流。

进一步，所述驱动模块包括：驱动芯片；所述微处理器输出相应PWM信号至驱动芯片的相应输入引脚，由驱动芯片的相应输出引脚输出至逆变模块对应 MOSFET，控制其导通和关断。

进一步，所述驱动芯片的电源引脚VCC连接电源，所述驱动芯片的电源引脚VCC与三路高端浮置电源电压引脚VB1、引脚VB2、引脚VB3分别连接3个快速恢复二极管D1、D2、D3，且三路高端浮置电源电压引脚VB1、引脚VB2、引脚 VB3与高端浮置电源偏移电压引脚VS1、VS2、VS3之间连接自举电容C1、C2、 C3。

进一步，所述逆变模块采用三相全桥逆变电路，且所述三相全桥逆变电路的上桥臂连接连续电流控制电路的输出端，所述三相全桥逆变电路的下桥臂连接GND。

进一步，所述三相全桥逆变电路的三个桥臂上分别设置有采样电阻，各采样电阻分别通过放大器将采集到的电压信号放大，通过差分放大抑制共模输入信号以发送至微处理器。

进一步，所述位置传感器采用霍尔传感器。

本实用新型的有益效果是，本实用新型通过对可调范围的输入电压进行连续电流向逆变模块输出，实现了高稳定性、高精度、输出范围可调的连续电流驱动的功能，并且通过位置传感器实时检测电机转子位置，微处理器通过反馈信号驱动模块实现对电机转速和/或转向调节，提高了无刷直流电机的精度、效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的无刷直流电机的原理框图；

图2是本实用新型的可调电压输入模块的电路图；

图3是本实用新型的连续电流控制电路的电路图；

图4是本实用新型的驱动模块的电路图；

图5是本实用新型的逆变模块电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

图1是本实用新型的无刷直流电机的原理框图；

图2是本实用新型的可调电压输入模块的电路图。

在本实施例中，如图1、图2所示，本实施例提供了一种无刷直流电机，其包括：微处理器、与所述微处理器电性相连的位置传感器、可调电压输入模块和驱动模块和逆变模块；其中所述位置传感器置于电机端盖上，且所述逆变模块与电机电连接；所述可调电压输入模块通过基准电压源芯片对供电电压进行调节后，以获得输入电压，并向逆变模块输出连续电流，以驱动电机运转；以及所述位置传感器适于检测电机转子位置，所述微处理器根据电机转子位置控制驱动模块调节逆变模块产生不同的电机相电流波形，以调节电机转速和/或转向。

在本实施例中，微处理器可以采用但不限于是STM32系列单片机。

在本实施例中，如图2所示，由基准电压源芯片(在本实施例中采用ADR01 型基准电压源芯片)输出的基准电压经反向和分压处理得到稳定可调的输入电压，图2中电阻均采用低噪声和低温漂电阻，并在反向器U2的输入端、输出端及电阻分压时分别增加了滤波电容。

在本实施例中，本实施例通过对可调范围的输入电压进行连续电流向逆变模块输出，实现了高稳定性、高精度、输出范围可调的连续电流驱动的功能，并且通过位置传感器实时检测电机转子位置，微处理器通过反馈信号驱动模块实现对电机转速和/或转向调节，提高了无刷直流电机的精度、效率。

在本实施例中，为了避免因电路开启瞬间时大量电容的存在会在电路中产生较大的浪涌电流以严重影响电路安全，所述可调电压输入模块包括：慢启动电路；所述慢启动电路适于控制所述输入电压达到预设值的延迟时间。

在本实施例中，慢启动电路中设有一慢启动芯片(在本实施例中采用LM317 芯片)以控制所述输入电压达到预设值的延迟时间。

图3是本实用新型的连续电流控制电路的电路图。

在本实施例中，如图3所示，所述可调电压输入模块包括：设置有运算放大器U1(在本实施例中采用OPA227型运算放大器)、场效应管M1(在本实施例中采用IRF540N型场效应管)的连续电流控制电路；所述连续电流控制电路通过所述运算放大器U1对输入电压进行运放后，由所述场效应管M1向逆变模块输出连续电流。

在本实施例中，如图3所示，V_DD为供电电源、V_r为输入电压，R₅为限流电阻， R₀为电流采样电阻，I₀为流过采样电阻R₀的电流，场效应管M1采用源极输出，正常工作时(即输出恒定电流时)，在控制信号输入端(K端)为高电平，三极管Q₁截止，I₀为恒定电流；当控制信号输入端(K端)为低电平，三极管Q₁导通拉低场效应管M1栅极电压，以控制电路无电流输出。

在本实施例中，所述可调电压输入模块还包括：与所述连续电流控制电路相连的电压采样电路、过流保护电路；当所述电压采样电路采集到的输入电压高于预设值时，所述过流保护电路适于对所述连续电流控制电路进行分流。

在本实施例中，过流保护电路设置有一驱动继电器，当控制所述驱动继电器动作时，即完成对所述连续电流控制电路的分流。

图4是本实用新型的驱动模块的电路图。

在本实施例中，如图4所示，所述驱动模块包括：驱动芯片；所述微处理器输出相应PWM信号至驱动芯片的相应输入引脚，由驱动芯片的相应输出引脚输出至逆变模块对应MOSFET，控制其导通和关断。

在本实施例中，驱动芯片可以采用但不限于是IR2136驱动芯片。

在本实施例中，所述驱动芯片的电源引脚VCC连接电源，所述驱动芯片的电源引脚VCC与三路高端浮置电源电压引脚VB1、引脚VB2、引脚VB3分别连接 3个快速恢复二极管D1、D2、D3，且三路高端浮置电源电压引脚VB1、引脚VB2、引脚VB3与高端浮置电源偏移电压引脚VS1、VS2、VS3之间连接自举电容C1、 C2、C3。

图5是本实用新型的逆变模块电路图。

在本实施例中，如图5所示，所述逆变模块采用三相全桥逆变电路，且所述三相全桥逆变电路的上桥臂连接连续电流控制电路的输出端，所述三相全桥逆变电路的下桥臂连接GND。

在本实施例中，微处理器输出六路PWM信号传输到驱动芯片的HIN1、HIN2、 HIN3、LIN1、LIN2、LIN3输入引脚，由输出引脚HO1、HO2、HO3、HO4、HO5、 HO6输出至MOSFET，控制其导通和关断。

在本实施例中，所述三相全桥逆变电路的三个桥臂上分别设置有采样电阻，各采样电阻分别通过放大器将采集到的电压信号放大，通过差分放大抑制共模输入信号以发送至微处理器。

在本实施例中，所述位置传感器采用霍尔传感器。

综上所述，本实用新型通过对可调范围的输入电压进行连续电流向逆变模块输出，实现了高稳定性、高精度、输出范围可调的连续电流驱动的功能，并且通过位置传感器实时检测电机转子位置，微处理器通过反馈信号驱动模块实现对电机转速和/或转向调节，提高了无刷直流电机的精度、效率。

本申请中选用的各个器件(未说明具体结构的部件)均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本申请所涉及的软件程序均为现有技术，本申请不涉及对软件程序作出任何改进。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种无刷直流电机，其特征在于，包括：

微处理器、与所述微处理器电性相连的位置传感器、可调电压输入模块和驱动模块和逆变模块；其中

所述位置传感器置于电机端盖上，且所述逆变模块与电机电连接；

所述可调电压输入模块通过基准电压源芯片对供电电压进行调节后，以获得输入电压，并向逆变模块输出连续电流，以驱动电机运转；以及

所述位置传感器适于检测电机转子位置，所述微处理器根据电机转子位置控制驱动模块调节逆变模块产生不同的电机相电流波形，以调节电机转速和/或转向。

2.如权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述可调电压输入模块包括：慢启动电路；

所述慢启动电路适于控制所述输入电压达到预设值的延迟时间。

3.如权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述可调电压输入模块包括：设置有运算放大器、场效应管的连续电流控制电路；

所述连续电流控制电路通过所述运算放大器对输入电压进行运放后，由所述场效应管向逆变模块输出连续电流。

4.如权利要求3所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述可调电压输入模块还包括：与所述连续电流控制电路相连的电压采样电路、过流保护电路；

当所述电压采样电路采集到的输入电压高于预设值时，所述过流保护电路适于对所述连续电流控制电路进行分流。

5.如权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述驱动模块包括：驱动芯片；

所述微处理器输出相应PWM信号至驱动芯片的相应输入引脚，由驱动芯片的相应输出引脚输出至逆变模块对应MOSFET，控制其导通和关断。

6.如权利要求5所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述驱动芯片的电源引脚VCC连接电源，所述驱动芯片的电源引脚VCC与三路高端浮置电源电压引脚VB1、引脚VB2、引脚VB3分别连接3个快速恢复二极管D1、D2、D3，且三路高端浮置电源电压引脚VB1、引脚VB2、引脚VB3与高端浮置电源偏移电压引脚VS1、VS2、VS3之间连接自举电容C1、C2、C3。

7.如权利要求3所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述逆变模块采用三相全桥逆变电路，且所述三相全桥逆变电路的上桥臂连接连续电流控制电路的输出端，所述三相全桥逆变电路的下桥臂连接GND。

8.如权利要求7所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述三相全桥逆变电路的三个桥臂上分别设置有采样电阻，各采样电阻分别通过放大器将采集到的电压信号放大，通过差分放大抑制共模输入信号以发送至微处理器。

9.如权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于，

所述位置传感器采用霍尔传感器。

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