CN109713954B - 一种单向无刷电机的启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向无刷电机的启动方法，通过霍尔传感器检测转子周围的极性，主控器依据转子周围的极性给定子绕组供电，产生旋转磁场，预驱动转子快速转动一个设定的电角度，电流检测模组测量定子绕组中的电流，若电流超过设定值时，启动短路保护模组，同时，改变定子绕组供电极性，改变后的定子磁场驱动转子转动一定的电角度，使得转子朝设定方向转动，完成启动过程；若电流检测模组测量定子绕组中的电流未超过设定值，主控器定时检测霍尔传感器的输出信号，若霍尔信号改变，不改变定子供电方向，运行一段时间后完成启动过程，若霍尔信号未改变，定时改变定子供电方向，运行一段时间后完成启动过程。

Description

一种单向无刷电机的启动方法

技术领域

本发明涉及电机的启动技术领域，尤其涉及单向无刷电机的启动方法。

背景技术

无刷电机由于受机械结构件的限制，可以分为单向电机和双向电机，单向性的电机只能朝一个方向转动，反方向驱动电机转动时，转子轴，由于受结构件的限制，转子会被卡住，将会烧毁电机。通常，启动电机转子转动的方式，首先需要判断转子周围的极性，结合转子所需转动的方向，确定所需定子产生旋转磁场的旋转方向，定子通电后产生磁场，主控器通过发出不同的时序控制信号驱动激励电机定子绕组线圈，可以使得定子绕组产生的旋转磁场，驱动转子转动。

转子一般由永磁体构成，转子的旋转导致转子周围的极性不断改变，将霍尔传感器置于定子附近固定区域，可检测转子周围的极性的改变。当霍尔传感器检测到转子处于某一极性，于是给定子绕组提供一定极性的电源，产生确定性的定子磁极，将使得电机朝向某一预设方向转动，然而由于转子处于过渡区，如果刚提供好电源后，抖动或者机械公差使得转子处于另一极性，于是定子绕组供电方向相反，其产生的旋转磁场使得转子朝反方向(与设定的相反)转动，导致电机出现异常，无法启动，甚至容易烧坏电机。

在现有技术中，首先设定一个时间阈值或物理量(激励电流或激励电压)阈值；其次试着启动电机，按照特定时序激励绕组，通过相邻2个传感器信号改变的时间间隔与设定阈值的大小，判断传感器位置是否改变，采样值是否超出设定的物理量阈值来判定电机是否启动成功，如果试着启动电机期间，运行时间或采样值超出了设定的时间阈值或物理量阈值，则停止激励，再改变激励时序，反向驱动转子，同理重新判断一次，最后判定转子是否故障或启动成功。但是，时间阈值或物理量阈值的选取是个难点，需要依据特定的电机运用环境，进行大量的样机实验，才可能得出有效的时间阈值或物理量阈值，同时在实验的过程当中没有相关的保护措施，很容易烧坏样机，如果推广运用，需要加强保护措施。

本发明增加短路保护模组，通过采样激励电流值，设定一个激励电流阈值；采样值超过阈值时，短路保护模组启动保护功能。本发明有短路保护功能，依据保护需求，很容易设定电流阈值，并且是自动保护的，实用性及可操作性都很高，可以尽量减少器件被烧毁的情况发生，可靠性高。

发明内容

本发明提供一种单向无刷电机的启动方法，当转子位置处于极性变化的临界状态时，无法判断转子周围的极性处于何种极性状态时，仍可以安全快速的启动电机。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种单向无刷电机的启动方法，采用电机启动电路完成启动过程，所述电机启动电路包括电源，霍尔传感器，主控器，单向无刷电机，电流检测模组，短路保护模组，逆变器，所述无刷电机包括转子和定子绕组，所述主控器检测所述霍尔传感器的输出信号，判断所述转子周围的极性，依据所述转子周围的极性确定所述定子绕组的供电方向，所述主控器控制所述电源给所述定子绕组供电，供电的定子绕组产生磁场，预驱动所述转子快速转动一个设定的电角度，所述电流检测模组测量所述定子绕组中的电流，若电流超过设定值时，启动所述短路保护模组，同时，改变所述定子绕组供电极性，改变后的定子磁场驱动所述转子转动一定的电角度，使得所述转子朝设定方向转动，完成启动过程；若所述电流检测模组测量所述定子绕组中的电流未超过设定值，所述主控器定时检测霍尔传感器的输出信号，若霍尔信号改变，不改变所述定子绕组的供电方向，运行一段时间后完成启动过程，若霍尔信号未改变，定时改变所述定子绕组的供电方向，运行一段时间后完成启动过程。

本发明的另一种方案是在上述方案的基础上，启动完成后，所述定子绕组的供电极性依据所述霍尔传感器的检测信号来依次切换，使得所述转子持续转动，进入正常工作模式。

本发明的另一种方案是在上述方案的基础上，所述转子由四个极性区域组成。

本发明的另一种方案是在上述方案的基础上，所述定子绕组包括串联的定子绕组一和定子绕组三，定子绕组一和定子绕组三通电后在所述转子周围产生四个磁极。

本发明的另一种方案是在上述方案的基础上，所述转子朝设定方向快速转动的电角度为180度。

本发明的另一种方案是在上述方案的基础上，在所述霍尔传感器的检测信号一直未改变的情况下，定时改变所述定子绕组的供电方向。

本发明中，短路保护模组是指：当检测到短路输入信号时，及时切断供电，切换到另一种给定子绕组供电模式。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：

(1)在检测到驱动单向电机反方向旋转时，启动短路保护，避免电机被烧坏，实用性强，可以尽量减少器件的损坏几率。

(2)无论转子周围的极性处于何种状态，均能快速检转子的极性，并且迅速驱动单向电机向设定的方向开始转动。

(3)避免霍尔传感器位置安装公差较大时，或当转子处于极性过渡区时，霍尔传感器检测转子位置出现误判时，也可以正常启动单向电机。

(4)当转子处于过渡区，处于不稳定状态时，即使有机械扰动干扰时，也可以正常启动单向电机。

(5)循环的定时的改变定子绕组驱动电流方向，可以在启动过程当中，达到提高霍尔器件输出信号出错时的容错的能力。

附图说明

图1为霍尔传感器处于转子周围的极性处于过渡区时的结构图

图2为霍尔传感器处于转子周围的极性为某一固定极性时的结构图

图3为单向电机启动流程图

图4为完整的电路示意图

附图标记说明：

1 定子绕组一

2 转子

3 定子绕组三

4 定子

5 霍尔传感器

201、202、203、204 为转子的4个电磁场的极性

401、402、403、404 定子绕组一及定子绕组三产生的磁场极性

具体实施方式

本发明的一个实施例是：

一种单向无刷电机的启动方法，采用电机启动电路完成启动过程，如图4所示，电机启动电路包括电源，霍尔传感器，主控器，单向无刷电机，电流检测模组，短路保护模组，逆变器，所述无刷电机包括转子和定子，所述定子包括串联的定子绕组一1和定子绕组三3。

如图3所示，电源通电后，主控器开始启动电机，首先检测霍尔信号(进入状态S1)，判断霍尔信号是否为高(进入状态S2)，如果霍尔信号为高，则主控器控制电源给所述定子绕组以正向激励定子绕组一1的方向供电，正向激励定子绕组一1(进入状态S3)，由于定子绕组一1与定子绕组三3串联，所以同时反向激励定子绕组三3，定子绕组一1和定子绕组三3周围产生磁场，预驱述转子4快速转动一个设定的电角度，再由电流检测模块判断电流是否过流(进入状态S5)，若电流没有过流，则定时检测霍尔信号(进入状态S9)，同时判断霍尔信号是低吗？(进入状态S13)如果霍尔信号为低，则启动过程结束(进入状态S15)，后续进入正常工作模式(进入状态S16)，如果霍尔信号为高，定时改变定子绕组一1和定子绕组三3的供电方向，正向激励定子绕组三3(进入状态S11)，经一段时间运行检测到霍尔信号翻转时启动结束(进入状态S15)，再进入正常工作模式(进入状态S16)。在状态S5时，如果电流检测模块检测到电流过流了，启动短路保护模组，进入短路保护模式一(进入状态S7)，开始正向激励定子绕组三3(进入状态S11)，经运行一段时间运行检测到霍尔信号翻转时，启动结束(进入状态S15)，最后自然进入正常工作模式(进入状态S16)；

如图3所示，同理，在状态S2时，如果霍尔信号为低，则主控器控制电源给所述定子绕组以正向激励定子绕组三3的方向供电，则正向激励定子绕组三3(进入状态S6)，由于定子绕组一与定子绕组三串联，所以同时反向激励定子绕组一，定子绕组一1和定子绕组三3周围产生磁场，预驱述转子4快速转动一个设定的电角度，再由电流检测模块判断电流是否过流(进入状态S6)，若电流没有过流，则定时检测霍尔信号(进入状态S10)，同时判断霍尔信号是高吗？(进入状态S14)如果霍尔信号为高，则启动过程结束(进入状态S15)，后续进入正常工作模式(进入状态S16)，如果霍尔信号为低，定时改变定子绕组一1和定子绕组三3的供电方向，正向激励定子绕组一1(进入状态S12)，经一段时间运行检测到霍尔信号翻转时启动结束(进入状态S15)，再进入正常工作模式(进入状态S16)。在状态S6时，如果电流检测模块检测到电流过流了，启动短路保护模组，进入短路保护模式二(进入状态S8)，开始正向激励定子绕组一1(进入状态S12)，经运行一段时间检测到霍尔信号翻转时，启动结束(进入状态S15)，最后自然进入正常工作模式(进入状态S16)；

进一步的，启动完成后，所述定子绕组的供电极性依据所述霍尔传感器的检测信号来依次切换，使得所述转子持续转动，进入正常工作模式。

进一步的，所述转子由4个极性区域组成。

进一步的，2个串联的定子绕组通电后在所述转子周围产生4个磁极。

进一步的，所述转子朝设定方向快速转动的电角度为180度。

进一步的，在所述霍尔传感器的检测信号一直未改变的情况下，定时改变所述定子绕组的供电方向。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变换，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种单向无刷电机的启动方法，采用电机启动电路完成启动过程，所述电机启动电路包括电源，霍尔传感器，主控器，单向无刷电机，电流检测模组，短路保护模组，逆变器，所述无刷电机包括转子和定子，所述定子包括定子绕组，其特征在于，

所述主控器检测所述霍尔传感器的输出信号，判断所述转子周围的极性，依据所述转子周围的极性确定所述定子绕组的供电方向，所述主控器控制所述电源给所述定子绕组供电，供电的定子绕组产生磁场，预驱动所述转子快速转动一个设定的电角度，所述电流检测模组测量所述定子绕组中的电流，若电流超过设定值时，启动所述短路保护模组，同时，改变所述定子绕组供电极性，改变后的定子磁场驱动所述转子转动一定的电角度，使得所述转子朝设定方向转动，完成启动过程；

若所述电流检测模组测量所述定子绕组中的电流未超过设定值，所述主控器定时检测霍尔传感器的输出信号，若霍尔信号改变，不改变所述定子绕组的供电方向，运行一段时间后完成启动过程，若霍尔信号未改变，定时改变所述定子绕组的供电方向，运行一段时间后完成启动过程。

2.根据权利要求1所述的单向无刷电机的启动方法，其特征在于，启动完成后，所述定子绕组的供电极性依据所述霍尔传感器的检测信号来依次切换，使得所述转子持续转动，进入正常工作模式。

3.根据权利要求1所述的单向无刷电机的启动方法，其特征在于，所述转子由四个极性区域组成。

4.根据权利要求1所述的单向无刷电机的启动方法，其特征在于，所述定子绕组包括串联的定子绕组一和定子绕组三，定子绕组一和定子绕组三通电后在所述转子周围产生四个磁极。

5.根据权利要求1所述的单向无刷电机的启动方法，其特征在于，所述转子朝设定方向快速转动的电角度为180度。

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