CN215186519U - 一种连续电流控制型无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种连续电流控制型无刷直流电机，本连续电流控制型无刷直流电机包括：定子、转子、处理器模块、隔离电路、驱动电路、三相全桥逆变电路、转子位置检测电路、键盘电路和显示电路；其中所述定子的三相绕组分别连接三相全桥逆变电路相应桥臂上；所述处理器模块适于通过隔离电路向驱动电路输出六路脉宽调制信号，即所述驱动电路根据各路脉宽调制信号控制三相全桥逆变电路与定子上对应三相绕组连接的MOSFET通断，以调节电机转速、转向；本实用新型通过采用隔离电路向驱动电路输出脉宽调制信号，保证了电机运行稳定性和抗干扰性，并且通过转子位置检测电路获取电机实际转速后，由三相全桥逆变电路调节电机转速，实现了智能控制的功能。

Description

一种连续电流控制型无刷直流电机

技术领域

本实用新型属于无刷直流电机技术领域，具体涉及一种连续电流控制型无刷直流电机。

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。

但是目前市场上无刷直流电机精度不高，工作时实际转速和设定转速有差别，影响工作效率，造成产品缺陷等问题。

因此，亟需开发一种新的连续电流控制型无刷直流电机，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连续电流控制型无刷直流电机，以解决如何提高无刷直流电机转速精度的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种连续电流控制型无刷直流电机，其包括：定子、转子、处理器模块、与所述处理器模块电性相连的隔离电路、驱动电路、三相全桥逆变电路、转子位置检测电路、键盘电路和显示电路；其中所述定子的三相绕组分别连接三相全桥逆变电路相应桥臂上；所述处理器模块适于通过隔离电路向驱动电路输出六路脉宽调制信号，即所述驱动电路根据各路脉宽调制信号控制三相全桥逆变电路与定子上对应三相绕组连接的MOSFET通断，以调节电机转速、转向；以及所述键盘电路适于向处理器模块给定电机设定转速信号，所述转子位置检测电路适于检测转子位置数据，所述处理器模块根据转子位置数据输出对应脉宽调制信号；所述处理器模块适于通过显示电路显示电机给定转速和电机实际转速。

进一步，所述定子包括固定在电机周围的电枢绕组，所述转子包括电机中心永磁体，即所述转子的N极指向定子通电产生的磁场方向。

进一步，所述隔离电路包括：隔离芯片；所述处理器模块适于通过隔离芯片向驱动电路输出六路脉宽调制信号。

进一步，所述驱动电路包括：驱动芯片；所述处理器模块输出的六路脉宽调制信号经过隔离芯片传输到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三相全桥逆变电路对应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，所述三相全桥逆变电路的上桥臂连接直流电源，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处理器模块。

进一步，所述转子位置检测电路包括：3只霍尔传感器；所述3只霍尔传感器均匀环布在转子周围，即各霍尔传感器信号分别与RC滤波器串联后，以采集转子位置信号至处理器模块。

本实用新型的有益效果是，本实用新型通过采用隔离电路向驱动电路输出脉宽调制信号，保证了电机运行稳定性和抗干扰性，并且通过转子位置检测电路获取电机实际转速后，由三相全桥逆变电路调节电机转速，实现了智能控制的功能。

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是本实用新型的连续电流控制型无刷直流电机的原理框图；

图2是本实用新型的连续电流控制型无刷直流电机的结构图；

图3是本实用新型的驱动芯片的电路图；

图4是本实用新型的三相全桥逆变电路的电路图；

图5是本实用新型的电流采样电路的电路图；

图6是本实用新型的转子位置检测电路的电路图。

图中：

驱动芯片U1、定子1、转子2。

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是本实用新型的连续电流控制型无刷直流电机的原理框图。

在本实施例中，如图1所示，本实施例提供了一种连续电流控制型无刷直流电机，其包括：定子1、转子2、处理器模块、与所述处理器模块电性相连的隔离电路、驱动电路、三相全桥逆变电路、转子位置检测电路、键盘电路和显示电路；其中所述定子1的三相绕组分别连接三相全桥逆变电路相应桥臂上；所述处理器模块适于通过隔离电路向驱动电路输出六路脉宽调制信号，即所述驱动电路根据各路脉宽调制信号控制三相全桥逆变电路与定子1上对应三相绕组连接的MOSFET通断，以调节电机转速、转向；以及所述键盘电路适于向处理器模块给定电机设定转速信号，所述转子位置检测电路适于检测转子位置数据，所述处理器模块根据转子位置数据输出对应脉宽调制信号；所述处理器模块适于通过显示电路显示电机给定转速和电机实际转速。

在本实施例中，处理器模块可以采用但不限于是STM32系列单片机。

在本实施例中，显示电路可以采用但不限于是LCD显示屏。

在本实施例中，本实施例通过采用隔离电路向驱动电路输出脉宽调制信号，保证了电机运行稳定性和抗干扰性，并且通过转子位置检测电路获取电机实际转速后，由三相全桥逆变电路调节电机转速，实现了智能控制的功能。

图2是本实用新型的连续电流控制型无刷直流电机的结构图。

在本实施例中，如图2所示，所述定子1包括固定在电机周围的电枢绕组，所述转子2包括电机中心永磁体，即所述转子2的N极指向定子1通电产生的磁场方向。

在本实施例中，所述隔离电路包括：隔离芯片；所述处理器模块适于通过隔离芯片向驱动电路输出六路脉宽调制信号。

图3是本实用新型的驱动芯片的电路图；

图4是本实用新型的三相全桥逆变电路的电路图。

在本实施例中，如图3、图4所示，所述驱动电路包括：驱动芯片U1；所述处理器模块输出的六路脉宽调制信号经过隔离芯片传输到驱动芯片U1的相应输入引脚，由驱动芯片U1的相应输出引脚输出至三相全桥逆变电路对应MOSFET，控制其导通和关断。

在本实施例中，通过改变处理器模块输出脉宽调制信号占空比可改变电压，从而调节转速，隔离电路为保障电路的稳定性和抗干扰性而设计，主要用于6路脉宽调制信号通过隔离芯片传入驱动芯片，采集转子2位置信号经过隔离芯片传入处理器模块。

在本实施例中，驱动芯片U1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U1的电源引脚VCC连接电源，所述驱动芯片U1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，防止电流倒灌，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，保证电容上有足够的储能来驱动MOSFET的导通。

在本实施例中，处理器模块输出六路脉宽调制信号经过隔离电路传输到驱动芯片的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，驱动芯片U1工作电压为+15V，电源引脚VCC连接+15V电源。

在本实施例中，所述三相全桥逆变电路的上桥臂连接直流电源，所述三相全桥逆变电路的下桥臂连接GND。

所述三相全桥逆变电路的上桥臂连接+24V直流电源。

图5是本实用新型的电流采样电路的电路图。

在本实施例中，如图5所示，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处理器模块，增加电路抗干扰性，抑制外界环境对电路影响，保证输出电压稳定在0～3.3V之间。

在本实施例中，放大器可以采用但不限于是LM324放大器。

图6是本实用新型的转子位置检测电路的电路图。

在本实施例中，如图6所示，所述转子位置检测电路包括：3只霍尔传感器；所述3只霍尔传感器均匀环布在转子2周围，即各霍尔传感器信号分别与RC滤波器串联后，以采集转子位置信号至处理器模块。

在本实施例中，如图6所示，J2为处理器模块与霍尔传感器信号线接口，VCC为转子位置检测电路提供+5V电源，霍尔传感器信号分别为HA，HB，HC，R28与C18，R29与C17，R30与C16组成RC滤波器滤除干扰信号，最终反馈给处理器模块。同时根据霍尔传感器信号可计算电机转速，每个周期内3只霍尔传感器的高低电平信号为001，101，100，110，010，011，表示电机转动1圈。

在本实施例中，定子1的三相绕组A相、B相、C相以星型方式分别连接到三相全桥逆变电路中三个桥臂，控制开关管MOSFET的通断对定子1的三相绕组中的任意两相不断转换通电，霍尔传感器确定各个开关管MOSFET导通顺序，保证磁场方向与定子N极方向垂直，产生最大转矩，驱动电路根据霍尔传感器信号控制开关管MOSFET导通，每个周期内开关管MOSFET按顺序导通，转子2跟随定子磁场方向转动，从而实现了电机的转动。

综上所述，本实用新型通过采用隔离电路向驱动电路输出脉宽调制信号，保证了电机运行稳定性和抗干扰性，并且通过转子位置检测电路获取电机实际转速后，由三相全桥逆变电路调节电机转速，实现了智能控制的功能。

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 (6)

1.一种连续电流控制型无刷直流电机，其特征在于，包括：

定子、转子、处理器模块、与所述处理器模块电性相连的隔离电路、驱动电路、三相全桥逆变电路、转子位置检测电路、键盘电路和显示电路；其中

所述定子的三相绕组分别连接三相全桥逆变电路相应桥臂上；

所述处理器模块适于通过隔离电路向驱动电路输出六路脉宽调制信号，即

所述驱动电路根据各路脉宽调制信号控制三相全桥逆变电路与定子上对应三相绕组连接的MOSFET通断，以调节电机转速、转向；以及

所述键盘电路适于向处理器模块给定电机设定转速信号，所述转子位置检测电路适于检测转子位置数据，所述处理器模块根据转子位置数据输出对应脉宽调制信号；

所述处理器模块适于通过显示电路显示电机给定转速和电机实际转速；

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处理器模块；

所述转子位置检测电路包括：3只霍尔传感器；

所述3只霍尔传感器均匀环布在转子周围，即

各霍尔传感器信号分别与RC滤波器串联后，以采集转子位置信号至处理器模块。

2.如权利要求1所述的连续电流控制型无刷直流电机，其特征在于，

所述定子包括固定在电机周围的电枢绕组，所述转子包括电机中心永磁体，即

所述转子的N极指向定子通电产生的磁场方向。

3.如权利要求1所述的连续电流控制型无刷直流电机，其特征在于，

所述隔离电路包括：隔离芯片；

所述处理器模块适于通过隔离芯片向驱动电路输出六路脉宽调制信号。

4.如权利要求3所述的连续电流控制型无刷直流电机，其特征在于，

所述驱动电路包括：驱动芯片；

所述处理器模块输出的六路脉宽调制信号经过隔离芯片传输到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三相全桥逆变电路对应MOSFET，控制其导通和关断。

5.如权利要求4所述的连续电流控制型无刷直流电机，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。

6.如权利要求1所述的连续电流控制型无刷直流电机，其特征在于，

所述三相全桥逆变电路的上桥臂连接直流电源，所述三相全桥逆变电路的下桥臂连接GND。

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