[发明专利]控制无刷电机

说明书

本发明广泛地涉及用于与例如电动工具一起使用的BLDC电机的换向控制。该方法使用控制器来在位置传感器发生故障的情况下控制BLDC电机。本发明使用计时器基于过去的霍尔转变之间的时间来确定何时应当发生下一转变，而不是停止电机的操作并向用户指示故障或错误消息。因此，如果一个或两个位置传感器不再向控制器提供位置信息，则控制器可以基于过去的转变确定转变何时将变化，以继续控制电机并防止电机停止操作。

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年3月25日提交的63/165,894号美国临时专利申请和2022年3月14日提交的17/694,228号的美国专利申请的权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及电动机，并且更具体地涉及无刷直流(BLDC)电机的控制。

背景技术

由无刷直流(Brushless Direct Current，BLDC)电机驱动的电动工具(例如电动棘轮扳手、电钻和起子)通常用于汽车、工业和家庭应用中，以拧紧和松开工件(例如螺纹紧固件)，并且例如向工件施加扭矩和/或角位移。BLDC电机换向通常使用微控制器或微处理器计算机来实现。利用电子器件和位置反馈而不是电刷来控制换向允许传统有刷直流电机不能获得的更大的灵活性和能力，包括精确的速度控制、位置控制和用于缓慢且精细的运动控制的步进操作。

目前使用了许多不同的三相无刷直流(BLDC)电机的换向技术。通常，换向基于电机转子的位置来控制。转子的位置由传感器(例如霍尔效应传感器)来检测。然后，微控制器或微处理器计算机以特定顺序控制各相的高侧和低侧开关，以根据换向方案(例如六步换向)控制电机。例如，在三相无刷直流电机中，三个位置传感器围绕电机轴相隔60或120度定位，并且具有六个转变点(即，三个传感器各自响应于转子的位置而在高与低之间致动)。然而，由于位置传感器利用导线连接到电机外部的单独的控制器板，所以存在以下风险：由于制造误差或由操作电机引起的振动，有线连接中的一个或多个可能经历电噪声或以某种方式被夹住、切割或损坏。如果控制器无法检测转子的位置，则控制器无法适当地控制电机，这导致电机停止操作并向用户指示故障或错误消息。例如，如果一个位置传感器损坏，则控制器将仅检测到四个转变(即，两个传感器各自变高和变低)。如果两个位置传感器损坏，则控制器将仅检测到两个转变(即，一个传感器变高和变低)。

发明内容

本发明广泛地涉及用于与例如电动工具一起使用的BLDC电机的换向控制。尽管本发明被描述为与用于电动工具的BLDC电机一起使用，但是应当理解，本发明可以与用于任何目的或功能的BLDC电机一起使用。本发明使用控制器来在位置传感器发生故障的情况下控制BLDC电机。本发明使用计时器基于过去的霍尔传感器转变之间的时间来确定何时应当发生下一转变，而不是停止电机的操作并向用户指示故障或错误消息。例如，如果两个先前转变之间的时间是10微秒，则控制器将确定下一转变也应该在10微秒内。因此，如果一个或两个位置传感器不再向控制器提供位置信息，则控制器可以基于过去的转变确定转变何时将变化，以继续控制电机并防止电机停止操作。

附图说明

为了便于理解寻求保护的主题，在附图中例示了其实施例，当结合以下描述考虑时，从对其实施例的检查中，寻求保护的主题、其构造和操作及其许多优点应当容易理解和领会。

图1是结合了本发明实施例的示例性电动工具(例如电动棘轮工具)的透视图。

图2和图3是结合了本发明实施例的示例性工具的电子组件的组件框图。

图4是结合了本发明实施例的示例性BLDC电机的示意图。

图5是例示了根据本发明实施例的BLDC电机的示例性控制方法的图。

具体实施方式