專利名稱：一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，無刷直流電動機(jī)(Brushless DC Motor，以下簡稱BLDC)憑借其高可靠性、 高效率、調(diào)速方便、壽命長等特點(diǎn)在國際上己得到較為充分的發(fā)展，在一些較為發(fā)達(dá)的國家里，無刷直流電動機(jī)將在未來幾年內(nèi)成為主導(dǎo)電動機(jī)，并逐步取代其他類型的電動機(jī)。BLDC驅(qū)動控制方式分為有位置傳感器式和無位置傳感器式兩種。有位置傳感器的控制方式中，位置傳感器的存在會給流無刷電機(jī)的應(yīng)用帶來很多的缺陷與不便首先，位置傳感器會增加電機(jī)的體積和成本；其次，連線眾多的位置傳感器會降低電機(jī)運(yùn)行的可靠性， 即便是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的霍爾傳感器，也存在一定程度的磁不敏感區(qū)；再次，在某些惡劣工作環(huán)境中，如在密封的空調(diào)壓縮機(jī)中，由于制冷劑的強(qiáng)腐蝕性，常規(guī)的位置傳感器根本就無法使用。此外，傳感器的安裝精度還會影響電機(jī)的運(yùn)行性能，增加生產(chǎn)的工藝難度，特別是當(dāng)電機(jī)尺寸小到一定程度時，使用位置傳感器的弊病日漸明顯。在無位置傳感器方波控制中，最常用的是采用兩兩導(dǎo)通方式控制。但是這種控制方式存在電流過大造成續(xù)流過長，進(jìn)而造成換向失敗的問題，這也是影響無位置傳感器控制方式在大功率領(lǐng)域應(yīng)用的主要技術(shù)難點(diǎn)。傳統(tǒng)的無位置傳感器無刷直流電機(jī)的起動方式為“三段式起動”，屬于開環(huán)起動方式。它對起動環(huán)境要求比較嚴(yán)格，而且會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，對起動時負(fù)載變化適應(yīng)能力不強(qiáng)， 會出現(xiàn)起動失敗的問題，而且起動電流比較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、成本低、體積小、安裝方便的一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，設(shè)有電機(jī)，電機(jī)是由定子、外轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸和端蓋組成，其特征在于電機(jī)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動器，驅(qū)動器與端蓋固定連接，端蓋和電機(jī)的定子相連接，使之形成一個整體，以增加模塊的散熱能力，驅(qū)動器是由功率板和控制板組成，功率板上設(shè)有主回路、進(jìn)線缺相檢測電路、母線電流檢測電路、欠壓和過壓檢測電路、反電勢檢測電路和開關(guān)電源電路，控制板上設(shè)有DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路，其中主回路中設(shè)有進(jìn)線EMI濾波器、壓敏電阻保護(hù)、使用了 X電容、Y電容和三相共模濾波器抑制差模和共模干擾，整流橋和逆變橋都集成在一個功率模塊內(nèi)，功率模塊采用芯片SEMIKR0N集成度高，所占面積小；直流母線上具有LC結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率因素校正(PFC)，進(jìn)線缺相檢測電路是將送往功率模塊的三相電經(jīng)過由電阻、二極管和光耦組成的檢測電路處理后送往DSP芯片讀取，讀取缺相檢測電路的輸出數(shù)字信號LHPl和LHP2的占空比判斷是否缺相，具有進(jìn)線缺項(xiàng)報警，過載、過熱報警，過流和過壓報警，功率因數(shù)校正等功能，母線電流檢測電路是通過母線上串聯(lián)一個很小的電流檢測電阻，通過線性光耦隔離放大電阻兩端的電壓信號，再經(jīng)過一個調(diào)理電路把信號處理成控制芯片能夠接收的范圍，從而對電機(jī)電流進(jìn)行反饋和監(jiān)視，欠壓和過壓檢測電路是采用大電阻隔離的方法，通過一個簡單的運(yùn)放電路把母線電壓轉(zhuǎn)化為控制芯片輸入的模擬信號，實(shí)現(xiàn)欠壓和過壓檢測，此運(yùn)放的輸入為母線電壓，輸入電阻取很大，反饋電阻很小，從而使實(shí)際運(yùn)放管腳的輸入電壓并不是很大，流過的電流也很小，實(shí)現(xiàn)了隔離的效果同時也實(shí)現(xiàn)了電壓的檢測，反電動勢檢測電路是一低通濾波器，采用“端電壓法”實(shí)現(xiàn)無傳感器控制，通過對電機(jī)三相UVW的對地電壓的處理，經(jīng)DSP處理器生成轉(zhuǎn)子位置信號，將端電壓分成反電動勢信號和電流續(xù)流干擾信號，電機(jī)三相電壓首先通過低通濾波器濾除高頻干擾信號和降壓， 再通過一個電容去除直流部分，然后把處理過的信號和由三相構(gòu)造出來的虛擬中性點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，并對兩種信號進(jìn)行相位和幅值的計算，得到由電流續(xù)流造成的轉(zhuǎn)子位置信號的相位超前角度，經(jīng)過檢測電流、轉(zhuǎn)速、占空比、母線電壓和電機(jī)參數(shù)確定出電流續(xù)流影響的偏移角度進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到反電動勢過零點(diǎn)的信號，使換相時刻接近最佳換相時刻，確保換向的正確進(jìn)行，大大拓展了無刷直流電機(jī)無位置傳感器的應(yīng)用范圍，開關(guān)電源電路采用反激式變換器，輸入為母線電壓，輸出3路隔離的直流電壓，分別用于DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路，DSP控制系統(tǒng)電路的控制核心芯片為DSP，具有6路模擬信號輸入，3對PWM輸出，通訊模塊電路包括RS232和RS485兩種一步串行通訊方式，其中RS232用于對程序的維護(hù)等操作，RS485用于工業(yè)控制，可進(jìn)行RS232、RS485總線通訊輸入和模擬量速度給定電路，模擬量速度給定電路通過向控制器輸入電壓來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，端蓋上設(shè)有接線孔，控制板上設(shè)有端子排接口，分別為三相功率進(jìn)線接口、驅(qū)動器報警輸出接口、串口 RS232、串口 RS485和模擬量給定接口，通過控制板上的端子排接口分別穿過端蓋上設(shè)有的接線孔將通訊和模擬量調(diào)速、保護(hù)報警和三相交流電輸入連接。本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)子軸的軸本體上設(shè)有陶瓷鍍層，以利于防止軸向電流對電機(jī)電磁性能產(chǎn)生影響，陶瓷鍍層包括前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層，前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層分別對應(yīng)軸承安裝位置，以防止電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向電流。本實(shí)用新型中每一相繞組可用一根繞線交錯穿入定子鐵芯的孔中，使之形成四個線圈的繞線串聯(lián)連接，以達(dá)到減小定子電感量，使之更好的配合驅(qū)動器調(diào)速，具有生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率高，合格率高，電機(jī)成本低的作用。本實(shí)用新型可在端蓋和電機(jī)定子之間安裝有散熱盤，以利于對功率板和控制板散熱。本實(shí)用新型可在端蓋內(nèi)設(shè)有與驅(qū)動器模塊相接觸的凸臺，外部設(shè)有散熱片，以使驅(qū)動器上的模塊與端蓋緊密相連，增加模塊的散熱能力。本實(shí)用新型可把驅(qū)動電路和主回路的“地線”和控制電路的“地線”隔離開，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型可在驅(qū)動板上設(shè)有溫度檢測電路，溫度檢測電路是由普通電阻、電容、熱敏電阻和運(yùn)放組成，對整流和逆變模塊、功率板、電動機(jī)的溫度進(jìn)行實(shí)時檢測，防止由于溫度過高或過低而造成工作不穩(wěn)定和異常情況的發(fā)生。本實(shí)用新型中的外轉(zhuǎn)子是由殼身和殼身端部的法蘭安裝面構(gòu)成，殼身和法蘭安裝面一次性拉伸成型，達(dá)到無需單獨(dú)制作法蘭安裝面，省去二次焊接的工序，減少生產(chǎn)零件數(shù)，提高電機(jī)生產(chǎn)效率，降低成本，提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)電機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證同心度的作用。本實(shí)用新型中的定子本體外周設(shè)有定子鐵芯直槽口，定子鐵芯直槽口是由定子沖片采用直槽方式疊壓而成，定子鐵芯直槽口與定子沖片端面相垂直，簡化了定子鐵芯的壓裝結(jié)構(gòu)，簡化了生產(chǎn)工序，達(dá)到疊壓工藝簡單、生產(chǎn)效率高、合格率高、生產(chǎn)成本低的作用。本實(shí)用新型中的轉(zhuǎn)子軸軸本體外周對應(yīng)軸承設(shè)有環(huán)形凹槽，前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層分別設(shè)在凹槽內(nèi)，以利于加工方便，提高轉(zhuǎn)子軸的整體強(qiáng)度。本實(shí)用新型中的磁瓦與磁瓦之間縫隙的內(nèi)圓間距小于外圓間距，磁瓦與磁瓦之間的縫隙內(nèi)夾有彈簧片，使彈簧片達(dá)到徑向限位的作用，有效地防止彈簧片從縫隙溢出。本實(shí)用新型中的磁瓦與磁瓦之間的縫隙斷面可呈梯形，保證了磁瓦的徑向和軸向穩(wěn)定性，加大了磁瓦與轉(zhuǎn)子殼配合的張緊力。本實(shí)用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，集電機(jī)、驅(qū)動器于一體，使永磁無刷電機(jī)取代傳統(tǒng)的交流異步電機(jī)，極大地提高了效率，降低了能耗，并采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電機(jī)與葉輪可直接連接，減小體積，提升系統(tǒng)功率密度比，驅(qū)動器采用無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，降低成本，并解決了重載下的換相問題，驅(qū)動器集主電路和控制電路于一體，增強(qiáng)抗電磁干擾能力，具有結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高，效率高、低噪音、集成度高、低成本等優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的原理框圖。圖3是本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型中外轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型中定子繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型中定子鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型中外轉(zhuǎn)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖7中B的放大圖。圖9是本實(shí)用新型的信號接口圖。附圖標(biāo)記功率板1、控制板2、EMI濾波器3、整流橋4、逆變橋5、功率模塊6、檢測電路7、開關(guān)電源電路8、通訊模塊電路9、模擬量速度給定電路10、控制電路11、三相交流電輸入12、上位機(jī)13、反電動勢檢測電路14、電位器15、電機(jī)16、功率因素校正17、驅(qū)動電路18、定子22、外轉(zhuǎn)子M、轉(zhuǎn)子軸25、端蓋沈、軸承27、驅(qū)動器觀、散熱盤29、陶瓷鍍層30、 殼身31、法蘭安裝面32，33、U相繞線Ul-U2，34、V相繞線Vl-V2，3、W相繞線Wl-W2，35、定子鐵芯直槽口，36、定子鐵芯，40、磁瓦，41彈簧片。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明[0043]一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，設(shè)有電機(jī)16，電機(jī)16是由定子22、外轉(zhuǎn)子M、 轉(zhuǎn)子軸25、軸承27和端蓋沈組成，定子由多相繞組安裝于鐵芯線槽內(nèi)，定子22與外轉(zhuǎn)子 24的連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述，外轉(zhuǎn)子M經(jīng)迷宮止口與端蓋沈固定連接，電機(jī) 16內(nèi)設(shè)有驅(qū)動器觀，驅(qū)動器28與端蓋沈固定連接，端蓋沈和電機(jī)16的定子22相連接， 使之形成一個整體，以增加模塊的散熱能力，驅(qū)動器觀是由功率板1和控制板2組成，控制板2固定在功率板1上，功率板1上設(shè)有主回路、進(jìn)線缺相檢測電路、母線電流檢測電路、欠壓和過壓檢測電路、反電勢檢測電路14和開關(guān)電源電路8，控制板2上設(shè)有DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路9，其中主回路中設(shè)有進(jìn)線EMI濾波器3、壓敏電阻保護(hù)、使用了 X電容、Y電容和三相共模濾波器抑制差模和共模干擾，整流橋4和逆變橋5都集成在一個功率模塊6內(nèi)，功率模塊 6采用芯片SEMIKR0N集成度高，所占面積小；直流母線上具有LC結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率因素校正 (PFC) 17，進(jìn)線缺相檢測電路是將送往功率模塊的三相電經(jīng)過由電阻、二極管和光耦組成的檢測電路7處理后送往DSP芯片讀取，讀取缺相檢測電路的輸出數(shù)字信號LHPl和LHP2的占空比判斷是否缺相，具有進(jìn)線缺項(xiàng)報警，過載、過熱報警，過流和過壓報警，功率因數(shù)校正等功能，母線電流檢測電路是通過母線上串聯(lián)一個很小的電流檢測電阻，通過線性光耦隔離放大電阻兩端的電壓信號，再經(jīng)過一個調(diào)理電路把信號處理成控制芯片能夠接收的范圍，從而對電機(jī)電流進(jìn)行反饋和監(jiān)視，欠壓和過壓檢測電路是采用大電阻隔離的方法，通過一個簡單的運(yùn)放電路把母線電壓轉(zhuǎn)化為控制芯片輸入的模擬信號，實(shí)現(xiàn)欠壓和過壓檢測，此運(yùn)放的輸入為母線電壓，輸入電阻取很大，反饋電阻很小，從而使實(shí)際運(yùn)放管腳的輸入電壓并不是很大，流過的電流也很小，實(shí)現(xiàn)了隔離的效果同時也實(shí)現(xiàn)了電壓的檢測，反電動勢檢測電路14是一低通濾波器，采用“端電壓法”實(shí)現(xiàn)無傳感器控制，通過對電機(jī)三相UVW的對地電壓的處理，得到轉(zhuǎn)子位置信號，電機(jī)三相電壓首先通過低通濾波器濾除高頻干擾信號和降壓，再通過一個電容去除直流部分，然后把處理過的信號和由三相構(gòu)造出來的虛擬中性點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，從而得到反電動勢過零點(diǎn)的信號，經(jīng)過檢測電流、 轉(zhuǎn)速、占空比、母線電壓和電機(jī)參數(shù)確定出電流續(xù)流影響的偏移角度進(jìn)行補(bǔ)償，使換相時刻接近最佳換相時刻，確保換向的正確進(jìn)行，大大拓展了無刷直流電機(jī)無位置傳感器的應(yīng)用范圍，開關(guān)電源電路8是采用反激式變換器，輸入為母線電壓，輸出3路隔離的直流電壓，分別用于DSP控制系統(tǒng)電路、通訊模塊電路和模擬量速度給定電路，本實(shí)用新型優(yōu)選采用一路5V輸出給DSP供電，一路15V輸出，后整流出5V，給功率部分的芯片等提供電源，一路15V輸出，后整流出IOV和5V給通訊和速度模擬給定用，DSP控制系統(tǒng)電路的控制核心芯片為DSP，具有6路模擬信號輸入，3對PWM輸出，通訊模塊電路9包括RS232和RS485兩種一步串行通訊方式，其中RS232用于對程序的維護(hù)等操作，RS485用于工業(yè)控制，可進(jìn)行RS232、RS485總線通訊和模擬量速度給定電路10的輸入，模擬量速度給定電路10通過向控制電路11輸入電壓來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，[0053]控制板2上設(shè)有端子排接口，分別為三相功率進(jìn)線接口、驅(qū)動器報警輸出接口、串口 RS232、串口 RS485和模擬量給定接口，端蓋8上設(shè)有接線孔，通過控制板2上的端子排接口分別穿過端蓋8上設(shè)有的接線孔將通訊和模擬量調(diào)速、保護(hù)報警和三相交流電輸入連接。本實(shí)用新型可把驅(qū)動電路18和主回路的“地線”和控制電路11的“地線”隔離開， 以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型可在驅(qū)動板1上設(shè)有溫度檢測電路，溫度檢測電路是由電阻、電容、熱敏電阻和運(yùn)放組成，對整流和逆變模塊、功率板、電動機(jī)的溫度進(jìn)行實(shí)時檢測，防止由于溫度過高或過低而造成工作不穩(wěn)定和異常情況的發(fā)生，本實(shí)用新型可在端蓋沈和電機(jī)定子22之間安裝有散熱盤29，以利于對功率板和控制板的散熱。本實(shí)用新型可在端蓋沈內(nèi)設(shè)有與驅(qū)動器觀模塊相接觸的凸臺，外部設(shè)有散熱片， 以使驅(qū)動器觀上的模塊與端蓋26緊密相連，增加模塊的散熱能力。本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)子軸25的軸本體上設(shè)有陶瓷鍍層30，以利于防止軸向電流對電機(jī)電磁性能產(chǎn)生影響，陶瓷鍍層30包括前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層，前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層分別對應(yīng)軸承安裝位置，以防止電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向電流。本實(shí)用新型中的轉(zhuǎn)子軸25軸本體外周設(shè)有環(huán)形凹槽，前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層分別設(shè)在凹槽內(nèi)，以利于加工方便，提高轉(zhuǎn)子軸的整體強(qiáng)度。本實(shí)用新型中每一相繞組可用一根繞線交錯穿入定子鐵芯35的孔中，使之形成四個線圈的繞線串聯(lián)連接，以達(dá)到減小定子電感量，使之更好的配合驅(qū)動器調(diào)速，具有生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率高，合格率高，電機(jī)成本低的作用。本實(shí)用新型中的外轉(zhuǎn)子M是由殼身31和殼身端部的法蘭安裝面32構(gòu)成，殼身31 和法蘭安裝面32 —次性拉伸成型，達(dá)到無需單獨(dú)制作法蘭安裝面，省去二次焊接的工序， 減少生產(chǎn)零件數(shù)，提高電機(jī)生產(chǎn)效率，降低成本，提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)電機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證同心度的作用。本實(shí)用新型中的定子22本體外周設(shè)有定子鐵芯直槽口，定子鐵芯直槽口是由定子沖片采用直槽方式疊壓而成，定子鐵芯直槽口與定子鐵芯36端面相垂直，簡化了定子鐵芯36的壓裝結(jié)構(gòu)，簡化了生產(chǎn)工序，達(dá)到疊壓工藝簡單、生產(chǎn)效率高、合格率高、生產(chǎn)成本低的作用。本實(shí)用新型中的磁瓦40與磁瓦40之間縫隙的內(nèi)圓間距小于外圓間距，磁瓦40與磁瓦40之間的縫隙內(nèi)夾有彈簧片41，使彈簧片41達(dá)到徑向限位的作用，有效地防止彈簧片 41從縫隙溢出。本實(shí)用新型中的磁瓦40與磁瓦40之間的縫隙斷面可呈梯形，保證了磁瓦40的徑向和軸向穩(wěn)定性，加大了磁瓦40與轉(zhuǎn)子殼身31配合的張緊力。本實(shí)用新型通過RS232實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)13通訊，在采用上位機(jī)13控制時，可以檢測電機(jī)16的運(yùn)行狀態(tài)，或通過變阻電位器15為驅(qū)動器給定一個速度，電機(jī)速度可由上位機(jī)13 或電位器15在設(shè)定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，啟動時采用“注入電流脈沖“的方法起動，起動轉(zhuǎn)速通常在50-80r/min范圍，通過檢測電壓矢量和加速電壓矢量交替作用于電機(jī)，檢查電流、轉(zhuǎn)速、占空比、母線電壓和電機(jī)參數(shù)確定出電流續(xù)流影響的偏移角度，再通過反電動勢檢測電路14檢測三相端電壓，經(jīng)濾波電路進(jìn)行深度濾波后再與模擬中性點(diǎn)比較，經(jīng)DSP處理器生成轉(zhuǎn)子位置信號，將端電壓分成反電動勢信號和電流續(xù)流干擾信號，對兩種信號進(jìn)行相位和幅值的計算，得到由電流續(xù)流造成的轉(zhuǎn)子位置信號的相位超前角度，加以補(bǔ)償，具體補(bǔ)償計算方法步驟如下為了分析使電機(jī)在重載時位置檢測信號的相位偏移現(xiàn)象，下面對重載下的端電壓進(jìn)行分析本實(shí)用新型中的反電動勢檢測電路的補(bǔ)償計算方法可經(jīng)下述具體步驟實(shí)現(xiàn)為了分析使電機(jī)在重載時位置檢測信號的相位偏移現(xiàn)象，下面對重載下的端電壓進(jìn)行分析因?yàn)榉措妱觿輽z測電路是一低通濾波器，高頻分量經(jīng)過檢測電路將被濾除，因此可做如下簡化1)因?yàn)镻WM調(diào)制頻率遠(yuǎn)大于反電動勢檢測電路的低通濾波器的截止頻率，高頻的 PWM斬波電壓可以用其電壓平均值近似；2)同樣，電機(jī)中性點(diǎn)電壓波動也被濾除，可以用其平均值近似；3)相反電動勢為120°平頂寬，等效幅值為母線電壓的PWM波；在采用上橋臂調(diào)制，下橋臂導(dǎo)通方式(PWM-ON)時端電壓可以簡化成如圖8所示的
模型，其中，Ue為理想線反電動勢與理想中性點(diǎn)的電壓之和，CZi為電流續(xù)流引起的電壓畸變，端電壓L、等于％與％之和，即^力=Us + LJj (電壓參考點(diǎn)為母線負(fù)極)；圖8中端電壓可以分成6個狀態(tài)，分別為1) ^和時刻該相下橋臂導(dǎo)通，端電壓 與仏相等，為母線負(fù)極電壓，標(biāo)記為0，U1也為0，此時CZi不影響位置信號的檢測；2) /2時間段電機(jī)換相，電流經(jīng)過上橋臂反并聯(lián)二極管續(xù)流，電壓被鉗位
為母線電壓, Us隨相反電動勢的增大而線性上升；[^為Ur與K之差，即 U1 = U7-Ue ；3) Z3時間段該相懸空，相端電壓為相反電動勢與中性點(diǎn)電壓之和。中性點(diǎn)電壓為直流偏置，反電動勢線性上升，端電壓t/y與線性上升；[^為0，不起作用；4) t4時間段該相上橋臂調(diào)制，占空比D與母線電壓Ud的乘積與Ue的關(guān)
系為Ud XD = Ue，端電壓C/『等于c/e ,i\UT =Ue = Ue 為O，不影響位
置信號的檢測；5) %時間段電機(jī)換相，電流經(jīng)過下橋臂反并聯(lián)二極管續(xù)流，端電壓被鉗位為母線地電壓0，Ue隨反電動勢的減小而線性下降，Ui為Ut與Ue之差，即
權(quán)利要求1.一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，設(shè)有電機(jī)，電機(jī)是由定子、外轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸和端蓋組成，其特征在于電機(jī)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動器，驅(qū)動器與端蓋固定連接，端蓋和電機(jī)的定子相連接，使之形成一個整體，驅(qū)動器是由功率板和控制板組成，功率板上設(shè)有主回路、進(jìn)線缺相檢測電路、母線電流檢測電路、欠壓和過壓檢測電路、反電勢檢測電路和開關(guān)電源電路，控制板上設(shè)有DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路，其中主回路中設(shè)有進(jìn)線EMI濾波器、壓敏電阻保護(hù)、使用了 X電容、Y電容和三相共模濾波器抑制差模和共模干擾，整流橋和逆變橋都集成在一個功率模塊內(nèi)，直流母線上具有LC結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率因素校正(PFC)，進(jìn)線缺相檢測電路是將送往功率模塊的三相電經(jīng)過由電阻、二極管和光耦組成的檢測電路處理后送往DSP芯片讀取，讀取缺相檢測電路的輸出數(shù)字信號LHPl和LHP2的占空比判斷是否缺相，具有進(jìn)線缺項(xiàng)報警，過載、過熱報警，過流和過壓報警，功率因數(shù)校正等功能，母線電流檢測電路是通過母線上串聯(lián)電流檢測電阻，通過線性光耦隔離放大電阻兩端的電壓信號，再經(jīng)過一個調(diào)理電路把信號處理成控制芯片能夠接收的范圍，從而對電機(jī)電流進(jìn)行反饋和監(jiān)視，欠壓和過壓檢測電路是采用大電阻隔離的方法，通過一個簡單的運(yùn)放電路把母線電壓轉(zhuǎn)化為控制芯片輸入的模擬信號，實(shí)現(xiàn)欠壓和過壓檢測，此運(yùn)放的輸入為母線電壓，輸入電阻取很大，反饋電阻很小，從而使實(shí)際運(yùn)放管腳的輸入電壓并不是很大，流過的電流也很小，實(shí)現(xiàn)了隔離的效果同時也實(shí)現(xiàn)了電壓的檢測，反電動勢檢測電路是一低通濾波器，采用“端電壓法”實(shí)現(xiàn)無傳感器控制，通過對電機(jī)三相UVW的對地電壓的處理，經(jīng)DSP處理器生成轉(zhuǎn)子位置信號，將端電壓分成反電動勢信號和電流續(xù)流干擾信號，電機(jī)三相電壓首先通過低通濾波器濾除高頻干擾信號和降壓，再通過一個電容去除直流部分，然后把處理過的信號和由三相構(gòu)造出來的虛擬中性點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，并對兩種信號進(jìn)行相位和幅值的計算，得到由電流續(xù)流造成的轉(zhuǎn)子位置信號的相位超前角度，經(jīng)過檢測電流、轉(zhuǎn)速、占空比、母線電壓和電機(jī)參數(shù)確定出電流續(xù)流影響的偏移角度進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到反電動勢過零點(diǎn)的信號，開關(guān)電源電路采用反激式變換器，輸入為母線電壓，輸出3路隔離的直流電壓，分別用于DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路，DSP控制系統(tǒng)電路的控制核心芯片具有6路模擬信號輸入，3對PWM輸出， 通訊模塊電路包括RS232和RS485兩種一步串行通訊方式，其中RS232用于對程序的維護(hù)等操作，RS485用于工業(yè)控制，可進(jìn)行RS232、RS485總線通訊輸入和模擬量速度給定電路，模擬量速度給定電路通過向控制器輸入電壓來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，端蓋上設(shè)有接線孔，控制板上設(shè)有端子排接口，分別為三相功率進(jìn)線接口、驅(qū)動器報警輸出接口、串口 RS232、串口 RS485和模擬量給定接口，通過控制板上的端子排接口分別穿過端蓋上設(shè)有的接線孔將通訊和模擬量調(diào)速、保護(hù)報警和三相交流電輸入連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子軸的軸本體上設(shè)有陶瓷鍍層，陶瓷鍍層包括前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層，前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層分別對應(yīng)軸承安裝位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于定子繞組中每一相繞組可用一根繞線交錯穿入定子鐵芯的孔中，使之形成四個線圈的繞線串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于端蓋和電機(jī)定子之間安裝有散熱盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于端蓋內(nèi)設(shè)有與驅(qū)動器模塊相接觸的凸臺，外部設(shè)有散熱片，使驅(qū)動器上的模塊與端蓋緊密相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于驅(qū)動電路和主回路的“地線”和控制電路的“地線”隔離開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于驅(qū)動板上設(shè)有溫度檢測電路，對整流和逆變模塊、功率板、電動機(jī)的溫度進(jìn)行實(shí)時檢測。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于外轉(zhuǎn)子是由殼身和殼身端部的法蘭安裝面構(gòu)成，殼身和法蘭安裝面一次性拉伸成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子軸軸本體外周對應(yīng)軸承設(shè)有環(huán)形凹槽，前陶瓷鍍層和后陶瓷鍍層分別設(shè)在凹槽內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種一體化無位置傳感器驅(qū)動電機(jī)，設(shè)有電機(jī)，電機(jī)是由定子、外轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸和端蓋組成，其特征在于電機(jī)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動器，驅(qū)動器與端蓋固定連接，端蓋和電機(jī)的定子相連接，使之形成一個整體，以增加模塊的散熱能力，驅(qū)動器是由功率板和控制板組成，功率板上設(shè)有主回路、進(jìn)線缺相檢測電路、母線電流檢測電路、欠壓和過壓檢測電路、反電勢檢測電路和開關(guān)電源電路，控制板上設(shè)有DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路，本實(shí)用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高，效率高、低噪音、集成度高、低成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02K3/28GK202206282SQ20112034604
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者孟凡民, 宋代奎, 徐殿國, 曹何金生, 楊明, 武文龍, 王公旺, 貴獻(xiàn)國 申請人:威?？巳R特機(jī)電有限公司