直流无刷电机、机器人及检测直流无刷电机转速的方法技术

本发明专利技术公开了直流无刷电机、机器人及检测直流无刷电机转速的方法，包括外壳和置于外壳内部的电机轴，电机轴中部固定套接有转子，转子以转子中心轴为中心沿其周向设有定子，定子包括外定子和内定子，内定子通过多相绕组与转子连接，外定子靠近内定子一侧依次设有内圈永磁体和内圈导磁环，外定子远离内定子一侧依次设有外圈永磁体和外圈导磁环，内定子尾端同轴固定连接有线路板，转子、定子和线路板均置于外壳内。由外圈永磁体和内圈永磁体产生恒定的永磁磁场，从而产生闭合磁回路，可大幅减少传统单圈切向方向上的漏磁，增大气隙有效磁密方向的磁密，增大设计电机转矩，在相同转矩时能大幅减少功耗，使电机极间磁密更加均匀，减少转矩脉动。转矩脉动。转矩脉动。

【技术实现步骤摘要】
直流无刷电机、机器人及检测直流无刷电机转速的方法


[0001]本专利技术属于电机控制
，具体是直流无刷电机、机器人及检测直流无刷电机转速的方法。

技术介绍

[0002]无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有霍尔传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等，电机的性能是转子的速率跟踪精度以及稳速精度的决定性因素，作用于系统整体的姿态敏感精度和控制力矩精度。
[0003]例如中国专利，公告号为CN 102088234 B的专利公开了一种无刷直流电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述定子包括4n个凸出的齿及位于相邻齿间的槽，两相绕组分别位于相应的槽内，每相绕组跨越至少两个齿，所述转子包括由永久磁铁形成的6n个磁极，n为大于等于1的正整数。所述绕组采用90度电角度驱动，两相绕组的电角度相位差为90度，在每一段时间内只有一相绕组通电，且同一槽内的线圈的电流方向相同。
[0004]该专利技术采用定子铁芯结构，电机高速运转时存在较大磁滞和涡流损耗，其定子上的凹槽会导致电机运转时产生齿槽转矩脉动，降低了电机力矩精度，因此，我们提出了一种直流无刷电机、机器人及检测直流无刷电机转速的方法。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中定子影响电机导致转矩脉动增大的问题，本专利技术的目的是提供直流无刷电机、机器人及检测直流无刷电机转速的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：直流无刷电机，包括外壳和置于外壳内部的电机轴，电机轴中部固定套接有转子，转子以转子中心轴为中心沿其周向设有定子，定子包括外定子和内定子，内定子通过多相绕组与转子连接，外定子靠近内定子一侧依次设有内圈永磁体和内圈导磁环，外定子远离内定子一侧依次设有外圈永磁体和外圈导磁环，内定子、内圈导磁环、内圈永磁体、外定子、外圈永磁体和外圈导磁环之间留有气隙，内圈导磁环设有容置孔，内定子外侧壁设有一体成型的限位块，限位块与容置孔抵触，内定子尾端同轴固定连接有线路板，转子、定子和线路板均置于外壳内。
[0007]上述方案的原理：转子带动电机轴高速稳定旋转，通过外圈永磁体和内圈永磁体产生恒定的永磁磁场，利用多相绕组与永磁磁场相互作用产生力矩，驱动转子高速旋转；本专利技术的永磁回路为：磁通从外圈永磁体的N极出发，穿过气隙到达正对的内圈永磁体的S极，再由内圈永磁体的N极出发，经过内圈导磁环到达相邻内圈永磁体的S极，从相邻内圈永磁
体的N极流出，穿过气隙到达正对相邻外圈永磁体的S极，再由相邻外圈永磁体的N极流出，经过外圈导磁环回到外圈永磁体的S极，由此构成闭合磁回路。
[0008]采用上述方案后实现了以下有益效果：
[0009]本专利技术与现有技术相比，由外圈永磁体和内圈永磁体产生恒定的永磁磁场，从而产生闭合磁回路，可大幅减少传统单圈切向方向上的漏磁，增大气隙有效磁密方向的磁密，增大设计电机转矩，在相同转矩时能大幅减少功耗，使电机极间磁密更加均匀，减少转矩脉动。
[0010]进一步，线路板上设有三相霍尔传感器。
[0011]有益效果：线路板上设有三相霍尔传感器可以检测转子位置，在转子换相时产生跳变信号。
[0012]进一步，外壳包括主壳体、设置于主壳体两端的第一端盖和第二端盖，主壳体与外圈导磁环相抵，主壳体两端沿壳体边缘均设有若干内螺纹孔，第一端盖和第二端盖靠近主壳体一侧沿其边缘均设有若干通孔，第一端盖和第二端盖均通过螺钉穿过通孔与主壳体螺纹连接，第二端盖以圆心为中心开有轴孔，电机轴贯穿轴孔。
[0013]有益效果：可以将电机主体包裹在外壳内，避免电机主体受外界环境影响导致使用寿命缩短。
[0014]进一步，线路板沿其周向设有绝缘环。
[0015]有益效果：线路板沿其周向设有绝缘环，可以达到隔电作用，同时还有固定线路板的作用。
[0016]进一步，一种机器人，包括控制中心、摄像装置及权利要求1
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4任意一项所述的直流无刷电机，控制中心、摄像装置和直流无刷电机串联，控制中心与定子之间耦接有逆变驱动电路，逆变驱动电路与定子之间耦接有过零检测电路，三相霍尔传感器与控制中心耦接。
[0017]有益效果：直流无刷电机驱动摄像装置移动，逆变驱动电路，可以驱动定子绕组换相；过零检测电路，可以检测直流无刷电机的过零点，并产生过零点信号，控制中心根据三相霍尔传感器产生的跳变信号及过零检测电路产生的过零点信号，经过计算得到转子转速。
[0018]进一步，还包括转速仪表盘，转速仪表盘与控制中心通过电力线连接。
[0019]有益效果：转速仪表盘显示电机转速更为直观。
[0020]进一步，一种检测直流无刷电机转速的方法，根据权利要求5
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6所述的机器人用于检测直流无刷电机转速的方法，包括如下步骤：
[0021]S1、检测直流无刷电机的过零信号及换相跳变信号；
[0022]S2、记录过零信号及换相跳变信号的产生时间；
[0023]S3、根据产生时间，测算直流无刷电机的转速。
[0024]有益效果：本方法利用过零点信号与三相霍尔传感器检测的跳变信号结合，将获取转子位置的时间缩短，加快了获取转子转速的速度，使直流无刷电机的转速控制更平滑。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例直流无刷电机的剖面图。
[0026]图2为本专利技术实施例定子的剖面图。
[0027]图3为本专利技术实施例的检测直流无刷电机转速的模块示意图。
具体实施方式
[0028]下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0029]说明书附图中的附图标记包括：电机轴1、转子2、定子3、多相绕组4、主壳体5、第一端盖6、第二端盖7、内螺纹孔8、通孔9、线路板10、轴孔11、绝缘环12、内定子31、内圈导磁环32、内圈永磁体33、外定子34、外圈永磁体35、外圈导磁环36、容置孔37、限位块38。
[0030]实施例基本如附图1
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图3所示：
[0031]直流无刷电机，包括外壳和置于外壳内部的电机轴1，电机轴1中部固定套接有转子2，转子2以转子2中心轴为中心沿其周向设有定子3，定子3包括外定子34和内定子31，内定子31通过多相绕组4与转子2连接，外定子34靠近内定子31一侧依次设有内圈永磁体33和内圈导磁环32，外定子34远离内定子31一侧依次设有外圈永磁体35和外圈导磁环36，内定子31、内圈导磁环32、内圈永磁体33、外定子34、外圈永磁体35和外圈导磁环36之间留有气隙，内圈导磁环32设有容置孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.直流无刷电机，其特征在于：包括外壳和置于外壳内部的电机轴，电机轴中部固定套接有转子，转子以转子中心轴为中心沿其周向设有定子，定子包括外定子和内定子，内定子通过多相绕组与转子连接，外定子靠近内定子一侧依次设有内圈永磁体和内圈导磁环，外定子远离内定子一侧依次设有外圈永磁体和外圈导磁环，内定子、内圈导磁环、内圈永磁体、外定子、外圈永磁体和外圈导磁环之间留有气隙，内圈导磁环设有容置孔，内定子外侧壁设有一体成型的限位块，限位块与容置孔抵触，内定子尾端同轴固定连接有线路板，转子、定子和线路板均置于外壳内。2.根据权利要求1所述的直流无刷电机，其特征在于：线路板上设有三相霍尔传感器。3.根据权利要求1所述的直流无刷电机，其特征在于：外壳包括主壳体、设置于主壳体两端的第一端盖和第二端盖，主壳体与外圈导磁环相抵，主壳体两端沿壳体边缘均设有若干内螺纹孔，第一端盖和第二端盖靠近主壳体一侧沿其边缘均设有若干通孔，第一端盖和第二端盖均...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炜钢，
申请(专利权)人：浙江药科职业大学，
类型：发明
国别省市：