[发明专利]精确驱动无刷电机和驱动器电路

说明书

本发明提供精确驱动无刷电机和驱动器电路，与传统的无刷电机往往采用与相数相同数目的位置传感器不同，本发明采用与驱动状态相同数目的位置传感器，准确感知转子的磁极位置，以实现精确驱动。无刷电机定子线圈采用星形连接其绕组绕制方式主要采用同一相绕组的线圈是在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制，使转子在每个状态驱动时转动单个电枢齿位置，然后再进行下一状态驱动，以逐状态给二相线圈通电的驱动方式去驱动转子旋转，提高了电能的驱动效率。与传统的脉宽调制采用的改变占空比以调节转速方式不同，本发明采用转速调节与脉宽调制分开的方式，采用高占空比的固定脉宽，由改变转速脉冲频率的方式调节转速，使之具有转速大范围保持大转距的特点并同时实现了高的电能驱动效率。本发明也可用于对于跨齿槽间绕制的电机。可广泛应用于新能源电动车。

本发明公开了精确驱动无刷电机和驱动器电路，包括无刷电机和无刷电机驱动器电路。

技术领域

本发明涉及无刷电机和无刷电机驱动器电路技术领域。

背景技术：

无刷电机由电机主体和驱动电路组成，是一种典型的机电一体化产品。

在新能源电动汽车中广泛采用无刷电机，它的功率大小直接影响电动汽车的驱动能力，如何提高无刷电机的功率也成为重要的因素。提高绕组线圈的使用率是提高无刷电机功率的有效方式。同时传统的改变调制脉冲宽度来实现改变转速的方式在无刷电机处于低转速时因供给能量少而使电机转矩下降，使低速时性能变差。为提高新能源电动汽车驱动能力和改善无刷电机低转速时的性能就必须对无刷电机绕组进行精确的驱动和改进驱动方式并提高绕组线圈的使用率，以提高驱动功率和实现高转矩和大功率的动力输出。

发明内容

本发明提供精确驱动无刷电机和驱动器电路，在这无刷电机内，在吸引驱动模式时是将位置传感器位于驱动线圈的前方，位置传感器给出信号后由驱动器给该位置传感器后面的这相线圈通电产生与位置传感器下的转子磁极相异的磁极从而吸引转子转向该相线圈位置，由此再到下一相线圈位置，从而驱动转子旋转；在排斥驱动模式时是将位置传感器位于驱动线圈的后方，位置传感器给出信号后由驱动器给该位置传感器前面的这相线圈通电产生与位置传感器下的转子磁极相同的磁极从而推斥转子转离该相线圈位置，由此驱动转子旋转，同理再转到下一相线圈位置。在每次驱动时只驱动二相线圈以求得良好的效率和功率来驱动转子。由于每次的驱动使转子只转动一个齿槽位，具有转距脉动小。由于转子用多磁极对，驱动电路对全部南极和北极都同时产生作用力，使其具有转速大范围转矩大的特点。

在本发明的无刷电机中，因定子上同一相绕组的相邻二个线圈绕向相反，驱动电流流经相绕组时该相绕组的相邻二个线圈的电枢齿分别产生南极和北极，对转子的南极和北极都同时进行驱动，同时在本发明的驱动器电路中，在同一绕组的下一个驱动周期时对驱动电流方向进行了换向，使得同一绕组同一电枢齿的相邻二个驱动周期分别产生南极和北极，对转子的南极和北极仍然都同时进行驱动，增大了转矩，每一个驱动时刻驱动其中二相绕组，提高了绕组利用率和增大功率。并且其PWM脉宽调制可调节使其一直处于高占空比状态，转速的调节由另外的驱动脉冲提供，而不是通常的PWM脉宽调速，PWM脉宽调制脉冲在各个转速上都保持较高的占空比，从而使其具有高效率和转速大范围保持高转距的特点，并可以在速度保持基本不变而转矩可以减小的情况下减小脉宽而进一步节约电能。

本发明的无刷电机绕组的转子在内转子结构时是在绕有线圈的外定子内的径向充有永磁性的圆柱体磁性材料圆柱，该圆柱也可据制造工艺采用在圆柱形导磁体上镶嵌永磁体的方式构成，该圆柱体磁性材料可以是实心的也可以是空心的；在外转子结构时是在绕有线圈的内定子外的径向充有永磁性的圆环状磁性材料圆环，也可据制造工艺采用在圆环形物体上固定永磁体等方式构成。

本发明的无刷电机转子驱动方式是对定子线圈给二相线圈顺序通电，驱动转子转动一个齿位，再给下二相线圈通电，驱动转子又转动一个齿位，如此往复，从而构成转子的旋转，并且每次驱动都驱动转子上的全部南极和北极。