一种无刷电机的启动方法和控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种无刷电机的启动方法，包括：（1）加电流励磁电机的绕组；（2）检测位置传感器输出的信号，通过采样电阻检测励磁电流或者励磁电压，如果励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小并检测到了位置传感器输出的信号变化，则响应该变化电流换向励磁电机的绕组；否则：在励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小没有检测到位置传感器输出的信号变化，或者是采样电阻检测到的励磁电流或者励磁电压值超出预设的阈值范围时，则停止原电流励磁，然后电流换向励磁电机的绕组。本发明专利技术的电机启动方法对位置传感器的安装位置和转子的加工要求不高，对电机的启动可靠、启动效率高。

Starting method and control system of brushless motor

The invention discloses a starting method for brushless motor: (1) winding with current excitation motor; (2) the position sensor output signal detection, through the sampling resistor detecting the excitation current or the excitation voltage, excitation current and excitation voltage if the threshold value in the desired range with the current increasing voltage decreases gradually and detected the signal change of the output of the position sensor, in response to the change of the current commutation winding excitation motor; otherwise the excitation current and excitation voltage threshold value in the desired range with increasing current voltage decreases signal detected no change in output of the position sensor, or the sampling resistor detected or excitation current the excitation voltage value exceeds the preset threshold range, then stop the original current excitation, and excitation current reversing motor winding Group. The motor starting method of the invention has low requirements for the installation position of the position sensor and the processing requirements of the rotor, and the motor has reliable starting and high starting efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种无刷电机的启动方法和控制系统
本专利技术涉及一种无刷电机的启动方法和控制系统，以及相应的电机组件和吸尘器。
技术介绍
图1示出了一种无刷电机1，该无刷电机1包括永久磁体转子4，具有相绕组5的定子和位置传感器3，位置传感器3一般采用霍尔效应传感器。转子4具有四个磁极(标示为N-S-N1-S1)，且定子具有四个驱动极2(绕转子4均匀分布)。该电机1是单向性的，由驱动极2的结构决定其方向，暂且假定转子4的旋转方向是顺时针的(本文中的顺时针方向都是假定，因为也可以是逆时针方向)。启动电机1的传统方法典型地如下进行：当转子4在图1中的停靠位置中时，霍尔传感器3被假设以检测转子磁极N的极性，然后在霍尔传感器3输出准确极性信号的基础上，励磁电流被供应到绕组5，让转子4被顺时针驱动。而如果霍尔传感器3的角度位置比较接近于转子4的相邻磁极的过渡区时，霍尔效应传感器3位置的任何变化可能导致电机1不能启动。例如，当霍尔传感器3的安装位置稍微地向顺时针方向移动。结果，霍尔传感器3不再检测转子磁极N而是检测到了磁极S1，其具有相反极性。这会导致错误的励磁电流供应到绕组5上，这样会导致转子4将被吸引的更紧而无法转动。或者是四个磁极的尺寸与形状加工不标准，霍尔传感器3就会感受到一个不确定的信号或者是错误的信号，结果据此信号给出的绕组励磁电流也是错误的，绕组产生的磁性也是错误的，驱动极2与磁极之间会同性相吸而不是相斥，转子4就动不了。这种霍尔传感器3对磁极检测的不确定性和错误会导致电机不能启动。在图1中示出的电机启动传统控制方法中，电机1沿顺时针方向被驱动。定子磁极2和转子之间的空气间隙是不对称的。结果，齿槽转矩中的过零点相对于反电动势中的过零点偏移。因此，当转子4静止时，转子4停靠在位置中，对于该位置励磁扭矩非零且由此转子4可被启动。图3示出了转子4的两个可能停靠位置。每个停靠位置对应于齿槽转矩中的过零点，在图3中标志为A和B。停靠位置B通常指稳定停靠位置，同时停靠位置A指不稳定停靠位置。虽然停靠位置A是不稳定的，然而由于例如转子摩擦，该转子4仍可能停靠在这个位置。霍尔传感器3被定位在槽形开口内以致当转子4停靠在任一位置中时，该霍尔传感器3理想地应该检测转子磁极N的极性。然而由于霍尔传感器3位置的误差，当转子4停靠在位置B时，该传感器可能改为检测转子磁极S1的极性。即检测到了错误的转子极性。驱动控制器MCU负责启动和驱动电机。通常，该控制器MCU可能尝试以下面的方法启动电机1。首先，控制器MCU检测霍尔信号。不考虑转子4停靠在位置B还是位置A，该控制器MCU假设该霍尔传感器3检测转子磁极N的极性。在HALL信号的基础上，该控制器MCU沿适于产生正励磁扭矩的方向加电流励磁绕组5。当转子4被停靠在位置A中时，霍尔传感器3不考虑霍尔传感器3的位置误差检测转子磁极A的极性。因此，当转子4被停靠在位置A中时，励磁扭矩的极性是对的且转子4被顺时针驱动。与此相反，当转子4停靠在位置B中时，霍尔传感器3可检测转子磁极N或转子磁极S1的极性。如果霍尔传感器3检测转子磁极N，励磁扭矩的极性是对的且转子4被顺时针驱动。在另一方面，如果霍尔传感器3检测转子磁极S1的极性，励磁扭矩的极性是错的且转子4被吸住导致不转。如果转子4被吸住，转子4将停在对齐位置处，此时，励磁扭矩平衡齿槽转矩也就是说励磁扭矩的大小与齿槽转矩的大小相等的。由于转子4随后不再运动，霍尔传感器3将不能检测到在转子4的极性中的任何进一步的位置改变，由此控制器MCU将判定为故障已发生。启动电机1的传统方法由此出现的问题，对霍尔传感器3的安装位置要求就会非常严苛，对磁极的加工要求也非常高，增加了操作难度和出错概率以及生产成本，使电机的启动不可靠、启动效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无刷电机的启动方法，该启动方法对位置传感器的安装位置和转子的加工要求不高，对电机的启动可靠、启动效率高。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种无刷电机的启动方法，包括：(1)加电流励磁电机的绕组；(2)检测位置传感器输出的信号，通过采样电阻检测励磁电流或者励磁电压，如果励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小并检测到了位置传感器输出的信号变化，则响应该变化电流换向励磁电机的绕组；否则：在励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小没有检测到位置传感器输出的信号变化，或者是采样电阻检测到的励磁电流或者励磁电压值超出预设的阈值范围时，则停止原电流励磁，然后电流换向励磁电机的绕组。优选的，所述位置传感器为霍尔传感器。优选的，步骤(2)中在励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小没有检测到位置传感器输出的信号变化，或者是采样电阻检测到的励磁电流或者励磁电压值超出预设的阈值范围时，电流换向励磁绕组，之后在位置传感器输出信号的连续两个边缘的第二个边缘时换向励磁绕组，然后响应位置传感器的信号进行励磁绕组，使电机转子持续旋转。优选的，位置传感器输出信号出现连续两个边缘的的时间是转子转过90度机械角度的时间。本专利技术还提供了一种电机的控制系统，该系统用于执行上述的无刷电机的启动方法。优选的，上述的电机的控制系统包括包括位置传感器、其输出的信号代表电机中转子的位置；采样电阻、用于检测励磁电流或者励磁电压；功率开关、用于控制电机的电流接通或断开；驱动控制器、用于产生一个或多个控制信号以控制电机绕组的励磁；门驱动器模块、用于响应来自驱动控制器的控制信号并驱动功率开关的断开和闭合。本专利技术还提供了一种吸尘器，该吸尘器采用上述的无刷电机的启动方法来控制吸尘器中电机的启动。本专利技术还提供了一种吸尘器，该吸尘器采用上述的电机的控制系统来控制吸尘器中电机的工作。本专利技术还提供了一种电机组件，该电机组件包括无刷电机和上述的控制系统。与现有技术相比，本专利技术无刷电机的启动方法对位置传感器的安装位置偏差和转子的加工质量要求不高，只需要考虑励磁电流电压与位置传感器输出信号变化的对应关系，对电机的启动可靠、启动效率高。附图说明图1是本专利技术中无刷电机的剖视结构图；图2是本专利技术中电机控制系统的示意图；图3是本专利技术中电机组件的转子的两个停靠位置示意图；图4是本专利技术中电机启动方法的逻辑框图。图中各标记如下：1、电机；2、驱动极；3、位置传感器；4、转子；5、绕组。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。一种无刷电机的启动方法，包括：(1)加电流励磁电机的绕组；(2)检测位置传感器输出的信号，通过采样电阻检测励磁电流或者励磁电压，如果励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小并检测到了位置传感器输出的信号变化，则电流换向励磁电机的绕组；否则：在励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小没有检测到位置传感器输出的信号变化，或者是采样电阻检测到的励磁电流或者励磁电压值超出预设的阈值范围时，则停止原电流励磁，然后电流换向励磁电机的绕组。图3中的无刷电机1与图1中所示的相同且包括永磁转子4，具有相绕组5的定子和位置传感器3，位置传感器3选用霍尔传感器。该转子4具有四个磁极(标示为N-S-N1-S1)，且定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷电机的启动方法，所述电机包括转子、具有至少一个相绕组的定子和侦测转子位置变化的位置传感器，其特征在于，该方法包括：（1）加电流励磁电机的绕组；（2）检测位置传感器输出的信号，通过采样电阻检测励磁电流或者励磁电压，如果励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小并检测到了位置传感器输出的信号变化，则响应该变化电流换向励磁电机的绕组；否则：在励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小没有检测到位置传感器输出的信号变化，或者是采样电阻检测到的励磁电流或者励磁电压值超出预设的阈值范围时，则停止原电流励磁，然后电流换向励磁电机的绕组。

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机的启动方法，所述电机包括转子、具有至少一个相绕组的定子和侦测转子位置变化的位置传感器，其特征在于，该方法包括：（1）加电流励磁电机的绕组；（2）检测位置传感器输出的信号，通过采样电阻检测励磁电流或者励磁电压，如果励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小并检测到了位置传感器输出的信号变化，则响应该变化电流换向励磁电机的绕组；否则：在励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小没有检测到位置传感器输出的信号变化，或者是采样电阻检测到的励磁电流或者励磁电压值超出预设的阈值范围时，则停止原电流励磁，然后电流换向励磁电机的绕组。2.如权利要求1所述的无刷电机的启动方法，其特征在于，所述位置传感器为霍尔传感器。3.如权利要求1所述的无刷电机的启动方法，其特征在于，步骤（2）中在励磁电流或者励磁电压值在预设的阈值范围内随着电流逐渐增大电压逐渐减小没有检测到位置传感器输出的信号变化，或者是采样电阻检测到的励磁电流或者励磁电压值超出预设的阈值范围时，电流换向励磁绕组，之后在位置传感器输出信...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炜，
申请(专利权)人：苏州华铭威智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32