一种磁芯无刷直流电机及其控制方法技术

本发明专利技术具体涉及一种磁芯无刷直流电机及其控制方法，解决现有直流电机存在转矩低、生产工艺及结构复杂，维修成本高、电能消耗高的问题。该磁芯无刷直流电机，包括定子、转子、2N个霍尔传感器、供电单元、驱动器以及定子磁钢；定子磁钢包括第一磁钢和第二磁钢；N个霍尔传感器的字面朝向转子结构，N个霍尔传感器的字面背向转子结构。本发明专利技术的控制方法，当给线圈通入直流电时，铁芯中与线圈同极的磁钢中的磁场与线圈的感应磁场抗衡抵消；另一块磁钢磁场与线圈感应磁场成异极，磁钢自身的磁场与线圈通电时产生的感应磁场共同作用在铁芯上产生一个新的混合磁场，新的混合磁场磁感应强度远大于纯铁芯产生的感应磁场强度。大于纯铁芯产生的感应磁场强度。大于纯铁芯产生的感应磁场强度。

【技术实现步骤摘要】
一种磁芯无刷直流电机及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种无刷电机及其控制方法，具体涉及一种磁芯无刷直流电机及其控制方法。

技术介绍

[0002]直流电机是指能将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时，可将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，可将机械能转换为电能。通常的电机的结构由定子、转子、机壳三大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。直流电机运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
[0003]现有直流电机工作原理主要采用硅钢片制作铁芯加绕组，通过对绕组中电流的换向来实现对转子上磁钢的推拉运动，从而驱动转子转动，其存在转矩低、生产工艺及结构复杂，维修成本高、电能消耗高的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有直流电机存在转矩低、生产工艺及结构复杂，维修成本高、电能消耗高的问题，而提供一种磁芯无刷直流电机及其控制方法，提高直流电机转矩、简化直流电机结构。
[0005]本专利技术的构思是：
[0006]在电机定子结构的每个铁芯内置入两块贴合且相互排斥的磁钢，通过对铁芯上线圈的正向或反向绕线与通电方向来实现对铁芯内置入的磁钢进行磁通释放，被释放后的磁钢磁通与线圈的感应磁通产生一个新磁场作用于铁芯上，从而驱使转子运动。根据不同的生产需求，对定子结构上各铁芯、线圈进行不同的组合及排列，并使霍尔传感器以及驱动器通电状态的不同，来实现电机工作。
[0007]为解决上述技术问题，实现上述专利技术构思，本专利技术所采用的技术方案为：
[0008]一种磁芯无刷直流电机，包括定子、套设在定子外的转子、2N个霍尔传感器、供电单元以及驱动器；
[0009]所述转子包括转子结构，所述转子结构包括2M个转子磁钢；
[0010]所述定子包括定子结构，所述定子结构包括2S个铁芯以及设置在铁芯上的多个绕组，每个绕组包括多个线圈；每个线圈绕制在一个铁芯上；所述N、M、S均为大于等于2的整数；
[0011]所述供电单元向霍尔传感器供电；
[0012]所述驱动器用于接收霍尔传感器的输出信号，并根据输出信号为相应定子绕组供电；其特殊之处在于：
[0013]还包括设置在铁芯内的2S组定子磁钢；
[0014]所述定子磁钢包括沿铁芯轴向贴合且极性相互排斥的第一磁钢和第二磁钢；
[0015]N个霍尔传感器的字面朝向转子结构，N个霍尔传感器的字面背向转子结构。
[0016]进一步地，所述铁芯设置有开口朝内的盲孔，所述第一磁钢和第二磁钢设置在盲孔内。
[0017]进一步地，所述定子磁钢两端的磁极极性与所在铁芯的线圈之间符合安培定则二。
[0018]进一步地，所述霍尔传感器的数量为16个；所述转子磁钢的数量为52个；所述铁芯的数量为48个；其中：
[0019]16个霍尔传感器包括沿周向依次设置的霍尔H1、
……
、霍尔H8以及霍尔h1、
……
、霍尔h8，且霍尔H1、霍尔H3、霍尔H6、霍尔H8、霍尔h2、霍尔h4、霍尔h5、霍尔h7的字面朝向转子结构，霍尔H2、霍尔H4、霍尔H5、霍尔H7、霍尔h1、霍尔h3、霍尔h6、霍尔h8的字面背向转子结构；
[0020]48个铁芯包括沿周向依次设置的铁芯1、
……
、铁芯24以及铁芯1
′
、
……
、铁芯24
′
；
[0021]48个线圈构成绕组A、绕组B、绕组C、绕组D、绕组E、绕组F、绕组G及绕组H；其中，铁芯1、铁芯2、铁芯3、铁芯1
′
、铁芯2
′
和铁芯3
′
的线圈依次连接构成绕组A，线圈绕制方向依次为顺、逆、顺、顺、逆、顺；铁芯4、铁芯5、铁芯6、铁芯4
′
、铁芯5
′
和铁芯6
′
的线圈依次连接构成绕组B，线圈绕制方向依次为逆、顺、逆、逆、顺、逆，依次类推；
[0022]铁芯1的线圈进线作为正极接入驱动器的A端子；
[0023]铁芯6
′
的线圈进线作为正极接入驱动器的B端子；
[0024]铁芯7的线圈进线作为正极接入驱动器的C端子；
[0025]铁芯12
′
的线圈进线作为正极接入驱动器的D端子；
[0026]铁芯13的线圈进线作为正极接入驱动器的E端子；
[0027]铁芯18
′
的线圈进线作为正极接入驱动器的F端子；
[0028]铁芯19的线圈进线作为正极接入驱动器的G端子；
[0029]铁芯24
′
的线圈进线作为正极接入驱动器的H端子；
[0030]所述铁芯3
′
、铁芯4、铁芯9
′
、铁芯10、铁芯15
′
、铁芯16、铁芯21
′
、铁芯22的线圈出线均作为负极并联后接入驱动器的负极端子；
[0031]所述霍尔H1位于铁芯2和铁芯3之间；所述霍尔h1位于铁芯2
′
和铁芯3
′
之间；
[0032]所述霍尔H2位于铁芯5和铁芯6之间；所述霍尔h2位于铁芯5
′
和铁芯6
′
之间；
[0033]所述霍尔H3位于铁芯8和铁芯9之间；所述霍尔h3位于铁芯8
′
和铁芯9
′
之间；
[0034]所述霍尔H4位于铁芯11和铁芯12之间；所述霍尔h4位于铁芯11
′
和铁芯12
′
之间；
[0035]所述霍尔H5位于铁芯13和铁芯14之间；所述霍尔h5位于铁芯13
′
和铁芯14
′
之间；
[0036]所述霍尔H6位于铁芯16和铁芯17之间；所述霍尔h6位于铁芯16
′
和铁芯17
′
之间；
[0037]所述霍尔H7位于铁芯19和铁芯20之间；所述霍尔h7位于铁芯19
′
和铁芯20
′
之间；
[0038]所述霍尔H8位于铁芯22和铁芯23之间；所述霍尔h8位于铁芯22
′
和铁芯23
′
之间。
[0039]进一步地，还包括换向开关；所述换向开关的不动端K接供电单元的正极，其动端K1接霍尔H1、霍尔H2、霍尔H3、霍尔H4、霍尔H5、霍尔H6、霍尔H7以及霍尔H8的Vcc端；其动端K2接霍尔h1、霍尔h2、霍尔h3、霍尔h4、霍尔h5、霍尔h6、霍尔h7和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁芯无刷直流电机，包括定子(1)、套设在定子(1)外的转子(2)、2N个霍尔传感器、供电单元以及驱动器(5)；所述转子(2)包括转子结构(21)，所述转子结构(21)包括2M个转子磁钢(22)；所述定子(1)包括定子结构(11)，所述定子结构(11)包括2S个铁芯(3)以及设置在铁芯(3)上的多个绕组，每个绕组包括多个线圈(31)；每个线圈(31)绕制在一个铁芯(3)上；所述N、M、S均为大于等于2的整数；所述供电单元向霍尔传感器供电；所述驱动器(5)用于接收霍尔传感器的输出信号，并根据输出信号为相应定子绕组供电；其特征在于：还包括设置在铁芯(3)内的2S组定子磁钢；所述定子磁钢包括沿铁芯(3)轴向贴合且极性相互排斥的第一磁钢(32)和第二磁钢(33)；N个霍尔传感器的字面朝向转子结构(21)，N个霍尔传感器的字面背向转子结构(21)。2.根据权利要求1所述的一种磁芯无刷直流电机，其特征在于：所述铁芯(3)设置有开口朝内的盲孔，所述第一磁钢(32)和第二磁钢(33)设置在盲孔内。3.根据权利要求1或2所述的一种磁芯无刷直流电机，其特征在于：所述定子磁钢两端的磁极极性与所在铁芯(3)的线圈(31)之间符合安培定则二。4.根据权利要求3所述的一种磁芯无刷直流电机，其特征在于：所述霍尔传感器的数量为16个；所述转子磁钢(22)的数量为52个；所述铁芯(3)的数量为48个；其中：16个霍尔传感器包括沿周向依次设置的霍尔H1、
……
、霍尔H8以及霍尔h1、
……
、霍尔h8，且霍尔H1、霍尔H3、霍尔H6、霍尔H8、霍尔h2、霍尔h4、霍尔h5、霍尔h7的字面朝向转子结构(21)，霍尔H2、霍尔H4、霍尔H5、霍尔H7、霍尔h1、霍尔h3、霍尔h6、霍尔h8的字面背向转子结构(21)；48个铁芯(3)包括沿周向依次设置的铁芯1、
……
、铁芯24以及铁芯1
′
、
……
、铁芯24
′
；48个线圈(31)构成绕组A、绕组B、绕组C、绕组D、绕组E、绕组F、绕组G及绕组H；其中，铁芯1、铁芯2、铁芯3、铁芯1
′
、铁芯2
′
和铁芯3
′
的线圈(31)依次连接构成绕组A，线圈(31)绕制方向依次为顺、逆、顺、顺、逆、顺；铁芯4、铁芯5、铁芯6、铁芯4
′
、铁芯5
′
和铁芯6
′
的线圈依次连接构成绕组B，线圈(31)绕制方向依次为逆、顺、逆、逆、顺、逆，依次类推；铁芯1的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的A端子；铁芯6
′
的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的B端子；铁芯7的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的C端子；铁芯12
′
的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的D端子；铁芯13的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的E端子；铁芯18
′
的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的F端子；铁芯19的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的G端子；铁芯24
′
的线圈(31)进线作为正极接入驱动器(5)的H端子；所述铁芯3
′
、铁芯4、铁芯9
′
、铁芯10、铁芯15
′
、铁芯16、铁芯21
′
、铁芯22的线圈(31)出
线均作为负极并联后接入驱动器(5)的负极端子；所述霍尔H1位于铁芯2和铁芯3之间；所述霍尔h1位于铁芯2
′
和铁芯3
′
之间；所述霍尔H2位于铁芯5和铁芯6之间；所述霍尔h2位于铁芯5
′
和铁芯6
′
之间；所述霍尔H3位于铁芯8和铁芯9之间；所述霍尔h3位于铁芯8
′
和铁芯9
′
之间；所述霍尔H4位于铁芯11和铁芯12之间；所述霍尔h4位于铁芯11
′
和铁芯1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙章学，
申请(专利权)人：陕西安格动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：