CN2165569Y

CN2165569Y - 电脑控制无刷直流电动机

Info

Publication number: CN2165569Y
Application number: CN 93221663
Authority: CN
Inventors: 李树青; 吴伯新; 陈永康; 方棣棠
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2003-08-20

Abstract

本实用新型涉及一种结构新颖、控制先进的无刷直流电动机，属电机技术领域。该电动机取消了已有无刷直流电动机的位置传感器，用电脑控制电机的启、停、调速、正反转、过流和欠压保护。该电动机由端盖、机壳、转子、转轴、定子铁芯、定子绕组和电脑控制部分组成。电脑控制部分包括定子绕组中的信号绕组、功率放大单元、电压放大单元和单片机，功率放大单元用以控制三相绕组的导通和关断，单片机给出电机正、反等信号。本实用新型具有结构简单、体积小、寿命长、无火花干扰等优点。

Description

本实用新型涉及一种结构新颖、控制先进的无刷直流电动机，属电机技术领域。

直流电动机由于具有良好的调速和起动特性，因而越来越广泛地被应用于各种电动车等的驱动。当前使用的有刷直流电动机，有整流子和电刷等机械换向机构，因此存在有换向火花、易受空气的影响和腐蚀、寿命短、维修麻烦等问题。

无刷直流电动机由于采用电子开关线路代替整流子和电刷，克服了上述有刷直流电动机的全部缺点。但目前的无刷直流电动机都需要装设专门的位置传感器，使电机的结构复杂，体积加大，例如专利号91219285的专利“钕铁硼无刷直流电动机”，除主永磁转子、定子铁芯、定子电枢之外，还要有副永磁转子、触发磁极和转子位置传感器，正副永磁转子同轴布置，使轴向长度加长，很难实现需要扁平结构的使用场合，如电动自行车、汽车水箱冷却驱动等。对于直流电动机（包括有刷和无刷）为了实现起动、停止和调速等控制以及过流和欠压保护均需附加一些专设的器件和线路。

本实用新型的目的是设计一种用电脑控制的无位置传感器无刷直流电动机，这种无位置传感器的直流电动机，其轴向长度小，易于实现扁平结构。采用电脑控制后，控制线路大大简化，通过电脑编程即可实现起动、停止、调速、正反转和过流、欠压保护等。需要另外附加其它特殊控制时，也可通过编程实现。

本实用新型的内容是电脑控制无刷直流电动机，由端盖、机壳、转子、转轴、定子铁芯、定子绕组和电脑控制部分组成。转子由磁钢和铁芯组成。定子绕组由用于通电流产生转矩的主绕组和用于对电机进行控制的信号绕组组成。电脑控制部分包括定子绕组中的信号绕组、功率放大单元、电压放大单元和单片机。功率放大单元由用以控制电机三相绕组的导通和关断的三列功率管组成，每列二个功率管控制一组绕组的正反向通电。单片机给出电机正转、反转等信号，并通过电压放大单元对功率管的导通和关断进行控制。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是一个四极电机的转子结构示意图。

图3是以电角度表示的定子绕组分布图。

图4是电脑控制原理框图

下面结合附图，详细介绍本实用新型的内容。图1中，1是端盖，2是定子绕组，3是定子铁芯，4是机壳，5是转子，6是转轴。图2中，7是磁钢，8是转子铁芯。图3中，AX、BY、CZ是三相主绕组，A’X’、B’Y’、C’Z’是三相信号绕组。

图3表示定子绕组分布图，主绕组用于通电流产生转矩；信号绕组产生与转速成正比的电势，绕组轴线与主绕组重合，根据电势的极性与大小决定哪一个主绕组通电和通电的方向。电机起动时信号绕组没有输出电势，起动是通过电脑编程进行控制的，转速到达一定大小时，即改由信号绕组进行控制。

图4表示电脑控制原理。图中功率放大部分每列两个功率管控制一相绕组的正反向通电，上面的功率管导通时绕组正向通电（如AX），下面的功率管导通时绕组反向通电（如XA），上下两个功率管不能同时导通。三列功率管从左到右分别控制A、B、C三相绕组的导通和关断。功率管的导通和关断经电压放大由单片机进行控制。电机起动时由单片机给出控制信号，使主绕组按A、B、C顺序通电，这时主绕组产生的磁势带动转子顺时针旋转，当转速到达一定数值时即转交给信号绕组产生的电势进行控制。当需要电机反转时，单片机给出的控制信号使主绕组按A、C、B顺序通电。电机的欠压保护可由单片机检测电源电压实现，过流保护可由单片机检测串在主电路上的电阻压降实现。电机的调速可通过单片机编程对功率放大部分进行斩波来实现。如还需要其他特殊控制时也可通过单片机编程来实现。

本实用新型的电脑控制部分，可以采用任何型号的单片机，在轻便电动车使用的无刷直流电动机中我们采用了美国Intel公司生产的MCS－51系列中的8031单片机。功率放大部分可根据无刷直流电动机的电源电压和输出功率进行选择功率管的电压和电流参数。例如在电动自行车中的电动机电源电压24伏，输出功率80瓦，功率放大部分选用电压60伏、电流50安的达林顿复合功率管，又如在电动三轮车中的电动机电源电压24伏、输出功率250瓦，功率放大部分选用电压60伏、电流100安的达林顿复合功率管。

Claims

1、一种电脑控制无刷直流电动机，包括端盖、机壳、转子、定子铁芯、定子绕组和转轴组成，所述的转子由磁钢和铁芯组成，其特征在于所述的电动机还包括电脑控制部分；所述的定子绕组由用于通电流产生转矩的主绕组和用于对电机进行控制的信号绕组；所述的电脑控制部分包括定子绕组中的信号绕组，功率放大单元、电压放大单元和单片机，功率放大单元由用以控制电机三相绕组的导通和关断的三列功率管组成，每列二个功率管控制一组绕组的正反向通电，单片机给出控制电机正转、反转等信号，并通过电压放大单元对功率管的导通和关断进行控制。