一体化无位置传感器驱动电机制造技术

本实用新型专利技术涉及电机技术领域，具体地说是一种一体化无位置传感器驱动电机，设有电机，电机是由定子、外转子、转子轴和端盖组成，其特征在于电机内设有驱动器，驱动器与端盖固定连接，端盖和电机的定子相连接，使之形成一个整体，以增加模块的散热能力，驱动器是由功率板和控制板组成，功率板上设有主回路、进线缺相检测电路、母线电流检测电路、欠压和过压检测电路、反电势检测电路和开关电源电路，控制板上设有DSP控制系统电路和通讯模块电路，本实用新型专利技术由于采用上述结构，具有结构紧凑，功率密度高，效率高、低噪音、集成度高、低成本等优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机
，具体地说是一种一体化无位置传感器驱动电机。
技术介绍
目前，无刷直流电动机(Brushless DC Motor，以下简称BLDC)凭借其高可靠性、 高效率、调速方便、寿命长等特点在国际上己得到较为充分的发展，在一些较为发达的国家里，无刷直流电动机将在未来几年内成为主导电动机，并逐步取代其他类型的电动机。BLDC驱动控制方式分为有位置传感器式和无位置传感器式两种。有位置传感器的控制方式中，位置传感器的存在会给流无刷电机的应用带来很多的缺陷与不便首先，位置传感器会增加电机的体积和成本；其次，连线众多的位置传感器会降低电机运行的可靠性， 即便是现在应用最广泛的霍尔传感器，也存在一定程度的磁不敏感区；再次，在某些恶劣工作环境中，如在密封的空调压缩机中，由于制冷剂的强腐蚀性，常规的位置传感器根本就无法使用。此外，传感器的安装精度还会影响电机的运行性能，增加生产的工艺难度，特别是当电机尺寸小到一定程度时，使用位置传感器的弊病日渐明显。在无位置传感器方波控制中，最常用的是采用两两导通方式控制。但是这种控制方式存在电流过大造成续流过长，进而造成换向失败的问题，这也是影响无位置传感器控制方式在大功率领域应用的主要技术难点。传统的无位置传感器无刷直流电机的起动方式为“三段式起动”，属于开环起动方式。它对起动环境要求比较严格，而且会出现反转现象，对起动时负载变化适应能力不强， 会出现起动失败的问题，而且起动电流比较大。
技术实现思路
本技术的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、成本低、体积小、安装方便的一体化无位置传感器驱动电机。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种一体化无位置传感器驱动电机，设有电机，电机是由定子、外转子、转子轴和端盖组成，其特征在于电机内设有驱动器，驱动器与端盖固定连接，端盖和电机的定子相连接，使之形成一个整体，以增加模块的散热能力，驱动器是由功率板和控制板组成，功率板上设有主回路、进线缺相检测电路、母线电流检测电路、欠压和过压检测电路、反电势检测电路和开关电源电路，控制板上设有DSP控制系统电路和通讯模块电路，其中主回路中设有进线EMI滤波器、压敏电阻保护、使用了 X电容、Y电容和三相共模滤波器抑制差模和共模干扰，整流桥和逆变桥都集成在一个功率模块内，功率模块采用芯片SEMIKR0N集成度高，所占面积小；直流母线上具有LC结构，实现功率因素校正(PFC)，进线缺相检测电路是将送往功率模块的三相电经过由电阻、二极管和光耦组成的检测电路处理后送往DSP芯片读取，读取缺相检测电路的输出数字信号LHPl和LHP2的占空比判断是否缺相，具有进线缺项报警，过载、过热报警，过流和过压报警，功率因数校正等功能，母线电流检测电路是通过母线上串联一个很小的电流检测电阻，通过线性光耦隔离放大电阻两端的电压信号，再经过一个调理电路把信号处理成控制芯片能够接收的范围，从而对电机电流进行反馈和监视，欠压和过压检测电路是采用大电阻隔离的方法，通过一个简单的运放电路把母线电压转化为控制芯片输入的模拟信号，实现欠压和过压检测，此运放的输入为母线电压，输入电阻取很大，反馈电阻很小，从而使实际运放管脚的输入电压并不是很大，流过的电流也很小，实现了隔离的效果同时也实现了电压的检测，反电动势检测电路是一低通滤波器，采用“端电压法”实现无传感器控制，通过对电机三相UVW的对地电压的处理，经DSP处理器生成转子位置信号，将端电压分成反电动势信号和电流续流干扰信号，电机三相电压首先通过低通滤波器滤除高频干扰信号和降压， 再通过一个电容去除直流部分，然后把处理过的信号和由三相构造出来的虚拟中性点电压进行比较，并对两种信号进行相位和幅值的计算，得到由电流续流造成的转子位置信号的相位超前角度，经过检测电流、转速、占空比、母线电压和电机参数确定出电流续流影响的偏移角度进行补偿，从而得到反电动势过零点的信号，使换相时刻接近最佳换相时刻，确保换向的正确进行，大大拓展了无刷直流电机无位置传感器的应用范围，开关电源电路采用反激式变换器，输入为母线电压，输出3路隔离的直流电压，分别用于DSP控制系统电路和通讯模块电路，DSP控制系统电路的控制核心芯片为DSP，具有6路模拟信号输入，3对PWM输出，通讯模块电路包括RS232和RS485两种一步串行通讯方式，其中RS232用于对程序的维护等操作，RS485用于工业控制，可进行RS232、RS485总线通讯输入和模拟量速度给定电路，模拟量速度给定电路通过向控制器输入电压来调节电机转速，端盖上设有接线孔，控制板上设有端子排接口，分别为三相功率进线接口、驱动器报警输出接口、串口 RS232、串口 RS485和模拟量给定接口，通过控制板上的端子排接口分别穿过端盖上设有的接线孔将通讯和模拟量调速、保护报警和三相交流电输入连接。本技术中转子轴的轴本体上设有陶瓷镀层，以利于防止轴向电流对电机电磁性能产生影响，陶瓷镀层包括前陶瓷镀层和后陶瓷镀层，前陶瓷镀层和后陶瓷镀层分别对应轴承安装位置，以防止电机高速运转产生的轴向电流。本技术中每一相绕组可用一根绕线交错穿入定子铁芯的孔中，使之形成四个线圈的绕线串联连接，以达到减小定子电感量，使之更好的配合驱动器调速，具有生产工艺简单，生产效率高，合格率高，电机成本低的作用。本技术可在端盖和电机定子之间安装有散热盘，以利于对功率板和控制板散热。本技术可在端盖内设有与驱动器模块相接触的凸台，外部设有散热片，以使驱动器上的模块与端盖紧密相连，增加模块的散热能力。本技术可把驱动电路和主回路的“地线”和控制电路的“地线”隔离开，以增加系统的稳定性。本技术可在驱动板上设有温度检测电路，温度检测电路是由普通电阻、电容、热敏电阻和运放组成，对整流和逆变模块、功率板、电动机的温度进行实时检测，防止由于温度过高或过低而造成工作不稳定和异常情况的发生。本技术中的外转子是由壳身和壳身端部的法兰安装面构成，壳身和法兰安装面一次性拉伸成型，达到无需单独制作法兰安装面，省去二次焊接的工序，减少生产零件数，提高电机生产效率，降低成本，提高生产效率，增强电机结构的稳定性，保证同心度的作用。本技术中的定子本体外周设有定子铁芯直槽口，定子铁芯直槽口是由定子冲片采用直槽方式叠压而成，定子铁芯直槽口与定子冲片端面相垂直，简化了定子铁芯的压装结构，简化了生产工序，达到叠压工艺简单、生产效率高、合格率高、生产成本低的作用。本技术中的转子轴轴本体外周对应轴承设有环形凹槽，前陶瓷镀层和后陶瓷镀层分别设在凹槽内，以利于加工方便，提高转子轴的整体强度。本技术中的磁瓦与磁瓦之间缝隙的内圆间距小于外圆间距，磁瓦与磁瓦之间的缝隙内夹有弹簧片，使弹簧片达到径向限位的作用，有效地防止弹簧片从缝隙溢出。本技术中的磁瓦与磁瓦之间的缝隙断面可呈梯形，保证了磁瓦的径向和轴向稳定性，加大了磁瓦与转子壳配合的张紧力。本技术由于采用上述结构，集电机、驱动器于一体，使永磁无刷电机取代传统的交流异步电机，极大地提高了效率，降低了能耗，并采用外转子结构，电机与叶轮可直接连接，减小体积，提升系统功率密度比，驱动器采用无位置传感器驱动电机，降低成本，并解决了重载下的换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化无位置传感器驱动电机，设有电机，电机是由定子、外转子、转子轴和端盖组成，其特征在于电机内设有驱动器，驱动器与端盖固定连接，端盖和电机的定子相连接，使之形成一个整体，驱动器是由功率板和控制板组成，功率板上设有主回路、进线缺相检测电路、母线电流检测电路、欠压和过压检测电路、反电势检测电路和开关电源电路，控制板上设有DSP控制系统电路和通讯模块电路，其中主回路中设有进线EMI滤波器、压敏电阻保护、使用了 X电容、Y电容和三相共模滤波器抑制差模和共模干扰，整流桥和逆变桥都集成在一个功率模块内，直流母线上具有LC结构，实现功率因素校正(PFC)，进线缺相检测电路是将送往功率模块的三相电经过由电阻、二极管和光耦组成的检测电路处理后送往DSP芯片读取，读取缺相检测电路的输出数字信号LHPl和LHP2的占空比判断是否缺相，具有进线缺项报警，过载、过热报警，过流和过压报警，功率因数校正等功能，母线电流检测电路是通过母线上串联电流检测电阻，通过线性光耦隔离放大电阻两端的电压信号，再经过一个调理电路把信号处理成控制芯片能够接收的范围，从而对电机电流进行反馈和监视，欠压和过压检测电路是采用大电阻隔离的方法，通过一个简单的运放电路把母线电压转化为控制芯片输入的模拟信号，实现欠压和过压检测，此运放的输入为母线电压，输入电阻取很大，反馈电阻很小，从而使实际运放管脚的输入电压并不是很大，流过的电流也很小，实现了隔离的效果同时也实现了电压的检测，反电动势检测电路是一低通滤波器，采用“端电压法”实现无传感器控制，通过对电机三相UVW的对地电压的处理，经DSP处理器生成转子位置信号，将端电压分成反电动势信号和电流续流干扰信号，电机三相电压首先通过低通滤波器滤除高频干扰信号和降压，再通过一个电容去除直流部分，然后把处理过的信号和由三相构造出来的虚拟中性点电压进行比较，并对两种信号进行相位和幅值的计算，得到由电流续流造成的转子位置信号的相位超前角度，经过检测电流、转速、占空比、母线电压和电机参数确定出电流续流影响的偏移角度进行补偿，从而得到反电动势过零点的信号，开关电源电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡民，徐殿国，杨明，贵献国，曹何金生，王公旺，宋代奎，武文龙，
申请(专利权)人：威海克莱特机电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：