CN2924912Y

CN2924912Y - 对极式二相直流无刷电动机

Info

Publication number: CN2924912Y
Application number: CN 200620085472
Authority: CN
Inventors: 庄铭沛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2016-06-07

Abstract

对极式二相直流无刷电动机，包括定子、转子、具有直流电供给电路和逆变电路的驱动装置，其特征是：还包括用于检测转子位置并输出根据检测到的位置输出位置信号的两个位置检测器，所述逆变电路具有两组开关单元，所述定子包括成对布置的两个定子磁极和绕设在定子磁极上的绕组，每一对定子磁极的两个绕组反相连接形成一相绕组，每一相绕组分别独立连接在所述直流电供给电路和所述逆变电路的对应一组开关单元之间，所述逆变电路与所述位置检测器连接以接收所述位置检测器输出的所述位置信号控制同时使两相绕组通电并依序变换电流方向。具有电路结构简单、成本低，输出功率大，效率高的特点。

Description

对极式二相直流无刷电动机

技术领域

本实用新型涉及具有定子、转子、位置检测器、驱动装置的直流无刷电动机。定子包括成对布置的两对定子磁极和绕设在定子磁极上的绕组，每一对定子磁极的两个绕组反相连接形成一相绕组，每一相绕组分别独立与驱动电路连接。

背景技术

公知的无刷直流电动机，包括定子、转子、位置检测器、驱动装置。定子中由一个定子磁极和一组绕组组成一相。转子上设置有多个永磁体转子磁极。位置检测器用于检测转子位置以产生换向信号，位置检测器可采用霍尔传感器、光电传感器等。驱动装置包括由多个开关元件组成的桥式逆变单元和逻辑控制单元。其不足之处是：需要使用多个位置检测器，例如常见的三相无刷直流电动机具有三个位置检测器。电路复杂，成本高。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种转矩大、功率大、电路简单的对极式二相直流无刷电动机。

为实现上述目的，本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机，包括定子、转子、具有直流电供给电路和逆变电路的驱动装置，其特征是：还包括用于检测转子位置并输出根据检测到的位置输出位置信号的两个位置检测器，所述逆变电路具有两组开关单元，所述定子包括成对布置的两个定子磁极和绕设在定子磁极上的绕组，每一对定子磁极的两个绕组反相连接形成一相绕组，每一相绕组分别独立连接在所述直流电供给电路和所述逆变电路的对应一组开关单元之间，所述逆变电路与所述位置检测器连接以接收所述位置检测器输出的所述位置信号控制同时使两相绕组通电并依序变换电流方向。

进一步的，所述每一对定子磁极的两个绕组反相串联/并联形成一相绕组。

进一步的，所述每一对定子磁极沿径向对称布置。

进一步的，所述位置检测器设置成每当转子旋转至转子磁场轴线与定子磁场轴线呈90°度夹角的机械位置使所述位置检测器输出的位置信号发生变化。

本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机，其工作原理是：霍尔传感器输出反应转子位置的信号，通过控制电路使开关电路的开关管导通，任一时刻两相绕组均通电激励。每一激励相中的两个绕组反相连接，通电激励使两个定子磁极产生极性相反的磁场，同时作用于转子，产生最大的转矩。同时由于各相绕组在电路上互不影响、可单独激励，每一个通电相绕组两端均施加全部电源电压，也有利于提高输出功率。

与现有技术相比，本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机具有转矩大，输出功率大，转矩波动小、转动平稳，振动和噪声小，电路简单、驱动和控制方便，可靠性高，成本低等优点。

下面以具有二相绕组、四定子磁极、双转子磁极的直流无刷电动机为例并结合附图，对本实用新型作详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机本体结构示意图。

图2是本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机的一种驱动电路原理图，该驱动电路采用交流供电。

图3是本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机的另一种驱动电路原理图，该驱动电路采用直流单电源供电。

图4是本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机工作于二相四步拍驱动时各个驱动状态的示意图。

具体实施方式

本实用新型提供的对极式二相直流无刷电动机，包括电动机本体、位置检测器和驱动装置。

参照图1，电动机本体包括定子、转子。定子具有沿圆周方向分布的二个相，每相包括沿径向对称设置的两个定子铁心和绕设在定子铁心上的两绕组，分别用1和1′、La和La′，2和2′、Lb和Lb′标识。每相可以是单绕组，也可以是双绕组。转子4具有两个对称永磁体磁极。转子可转动地设置在定子内，当然也可采用转子围绕在定子外转动的外转子式结构。

位置检测器，实现转子位置检测并根据检测到的转子位置输出位置信号。位置检测器可采用磁传感器、光电传感器等，本实施例采用二个锁存型霍尔传感器Ha、Hb作为转子位置检测器。霍尔传感器用于检测转子磁极位置，当检测到转子S极时霍尔传感器输出高电平，检测到转子N极时霍尔传感器输出低电平。霍尔传感器Ha、Hb互成90°位于相邻相绕组的轴线上，转子每转过90°机械角度就有一个霍尔传感器的输出状态产生变化，二个霍尔传感器输出反映转子与定子相对位置的位置信号。

驱动装置与相绕组和位置检测器电连接，根据位置检测器输出的位置信号控制依序向相绕组提供电流，实现对电动机的驱动控制。驱动装置包括驱动电路，驱动电路至少包括直流电供给电路、逆变电路和控制电路。当然，根据供电方式是交流供电或直流供电、用于驱动单绕组或双绕组电动机、逆变电路接受位置检测器控制方式的不同等，驱动电路的具体构成略有不同。例如，图2示出交流供电驱动电路。图3示出直流单电源供电驱动电路。

参照图2，交流供电的驱动电路包括直流电供给电路61、桥式逆变电路62、反相电路63。

直流电供给电路61，包括由整流管D1～D4构成的整流电路、由滤波电容C1、C2构成的滤波电路，滤波电容C1、C2的中点形成一个分压输出端。该部分电路用于将交流电变换成直流电，供给直流母线。

桥式逆变电路62，包括四个开关管V1～V4和四个续流二极管D5～D8，分为二组，每组开关电路包括一对上、下桥臂开关管及其续流二极管。每相的两个绕组La和La′、Lb和Lb′反相串联构成相绕组，每一相绕组的一端连接直流电供给电路的分压输出端、另一端分别连接在相应一组开关电路的上、下桥臂开关管之间。当一组开关电路中的上、下桥臂开关管任一个导通，对应的相绕组通过正向/反向电流，在该相的两定子铁心分别激励产生相反极性的磁场，共同作用于转子。

反相电路63的输入端分别与两个位置传感器的输出端连接、其输出端分别连接开关电路的上、下桥臂开关管的基极。对于位置传感器的一种输出状态，反相电路63输出使相应的开关电路的一个开关管导通、一个开关管截止，任何时刻两相绕组均处于通电激励状态，各个开关管随位置传感器的输出信号变化而依序导通，从而变换相绕组电流方向。

参照图4，电子换向电动机工作于二相四步拍驱动。电动机工作时，两个霍尔传感器输出反应转子位置的信号，通过反相电路63使相应开关电路的开关管导通，为相应的相绕组提供电流方向。每一相中的两个绕组反相连接，通电激励时两个定子磁极产生极性相反的磁场，同时对转子产生作用，因此具有最大的转矩和效率，能输出最大功率。每当定子、转子处于如图1所示的相对位置时，转子的N/S极分界处就经过一个霍尔传感器的检测窗，使该霍尔传感器的输出电平状态产生变化，从而改变对应相的相绕组电流方向和磁场方向，由此驱动转子连续旋转。图中(1)至(4)分别示出定子磁场和转子磁场夹角为90°的四个状态，此时瞬时电磁转矩最大。

以上对对极式二相直流无刷电动机进行描述，但该实施例并非对本本实用新型的限制，凡依照上述原理构成的直流无刷电动机，均在本实用新型保护范围内。

Claims

1、对极式二相直流无刷电动机，包括定子、转子、具有直流电供给电路和逆变电路的驱动装置，其特征是：还包括用于检测转子位置并输出根据检测到的位置输出位置信号的两个位置检测器，所述逆变电路具有两组开关单元，所述定子包括成对布置的两个定子磁极和绕设在定子磁极上的绕组，每一对定子磁极的两个绕组反相连接形成一相绕组，每一相绕组分别独立连接在所述直流电供给电路和所述逆变电路的对应一组开关单元之间，所述逆变电路与所述位置检测器连接以接收所述位置检测器输出的所述位置信号控制同时使两相绕组通电并依序变换电流方向。

2、根据权利要求1所述的对极式二相直流无刷电动机，其特征是：所述每一对定子磁极的两个绕组反相串联/并联形成一相绕组。

3、根据权利要求1所述的对极式二相直流无刷电动机，其特征是：所述每一对定子磁极沿径向对称布置。

4、根据权利要求1所述的对极式二相直流无刷电动机，其特征是：所述位置检测器设置成每当转子旋转至转子磁场轴线与定子磁场轴线呈90°度夹角的机械位置使所述位置检测器输出的位置信号发生变化。

5、根据权利要求1所述的对极式二相直流无刷电动机，其特征是：所述位置检测器为两个且呈90°度位于相邻相绕组的轴线上。