CN113783392A - 一种无刷直流电机控制方法 - Google Patents

一种无刷直流电机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无刷直流电机控制方法，涉及电机技术领域，包括电机壳、端盖和封盖，所述端盖和封盖分别安装在电机壳的两端，所述电机壳的内部设有定子，且定子的内壁上设有绕组，所述绕组围绕定子的圆心等夹角设有多组，所述定子的内部转动安装有永磁转子，所述永磁转子的内侧设有转轴；所述转轴上的右端设有定位盘；本发明将定位盘设在转轴上，利用颜色传感器识别定位盘上不同颜色的颜色块，并将识别的数据传递给控制终端，控制终端根据当前颜色传感器识别的颜色块判断永磁转子的磁场位置，且控制终端从多组颜色块中设定一个基准块，通过颜色传感器识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子的转速，从而方便操作人员对电机进行调控。

Description

一种无刷直流电机控制方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机控制方法。
背景技术
无刷直流电机，英语缩写为BLDC，电机的定子（不动的部分）是线圈，或者叫绕组，转子（转动的部分）是永磁体，就是磁铁，根据转子的位置，利用单片机来控制每个线圈的通电，使线圈产生的磁场变化，从而不断在前面勾引转子让转子转动；
针对无刷电机的控制方法通常有以下两种：
第一种：采用带霍尔位置传感器的直流无刷电机，控制器读取霍尔位置信号实现换相和电机调速控制，这种方案中，霍尔传感器结构复杂，成本增加，对电机生产要求比较高，而且磁场容易受影响，造成霍尔传感器识别不稳定，可靠性下降，影响电机控制；
第二种：采用不带霍尔位置传感器的直流无刷电机，控制器软件算法实现换相和电机调速控制，这种方案中，虽然电机结构简单成本降低，但是利用控制器软件算法进行换相控制难度大、启动过程复杂实现困难，而且会降低电机的调速范围和动态响应性能。此外，增加了控制器软件的成本，因此，本发明提出一种无刷直流电机控制方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种无刷直流电机控制方法，该无刷直流电机控制方法将定位盘设在转轴上，利用颜色传感器识别定位盘上不同颜色的颜色块，并将识别的数据传递给控制终端，控制终端根据当前颜色传感器识别的颜色块判断永磁转子的磁场位置，且控制终端从多组颜色块中设定一个基准块，通过颜色传感器识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子的转速，从而方便操作人员对电机进行调控。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种无刷直流电机控制方法，包括电机壳、端盖和封盖，所述端盖和封盖分别安装在电机壳的两端，所述电机壳的内部设有定子，且定子的内壁上设有绕组，所述绕组围绕定子的圆心等夹角设有多组，所述定子的内部转动安装有永磁转子，所述永磁转子的内侧设有转轴；
所述转轴上的右端设有定位盘，且定位盘右端的边缘处设有颜色块，所述颜色块围绕所述定位盘的圆心等夹角设有多组，且多组所述颜色块的颜色不同，所述端盖的内部设有PCB板，且PCB板的左端设有颜色传感器，所述颜色传感器的信号输出端与控制终端电性连接，所述转轴的左右端分别延伸出所述封盖和端盖。
进一步改进在于：所述电机壳上设有电控盒，且电控盒的内部设有单片机，所述单片机内设有脉冲宽度调制芯片和FET场效应晶体管电路，所述FET场效应晶体管电路内设有多组FET场效应晶体管，且多组FET场效应晶体管分别与多组所述绕组连接。
进一步改进在于：所述电控盒上连接有电源线和控制线，所述电源线的输入端连接电源，且电源线的输出端连接单片机，所述控制线的输入端连接控制终端，且控制线的控制端连接单片机。
进一步改进在于：所述颜色传感器识别定位盘上不同颜色的颜色块，并将识别的数据传递给控制终端，所述控制终端根据当前颜色传感器识别的颜色块判断永磁转子的磁场位置，所述控制终端从多组颜色块中设定一个基准块，通过颜色传感器识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子的转速。
进一步改进在于：所述控制终端通过控制线发送指令给单片机，所述单片机根据指令启动FET场效应晶体管电路，利用多组FET场效应晶体管分别控制多组所述绕组通电启闭，来驱动永磁转子旋转，所述单片机根据指令启动所述脉冲宽度调制芯片控制绕组两端电压的大小来调节转速。
进一步改进在于：所述转轴上的两端均设有密封轴承，所述封盖的内侧设有与左端的所述密封轴承相适配的支撑槽，所述端盖的左端设有与右端的所述密封轴承相适配的支撑盘，所述端盖的右端设有密封嘴，所述转轴的右端穿过所述密封嘴。
进一步改进在于：所述电机壳外设有减震组件，所述减震组件包括锁定箍和安装板，所述锁定箍套在所述电机壳的外侧，且锁定箍的前后侧均设有安装脚，所述安装脚下设有固定管，所述固定管活动穿过所述安装板，所述安装脚和安装板之间的所述固定管外侧套设有弹簧。
进一步改进在于：所述固定管的底端设有斜嘴，且斜嘴的外侧设有斜齿，所述斜嘴上开设有分隔槽，所述固定管的内部活动插设有插杆，所述固定管***安装基面的内部。
进一步改进在于：所述锁定箍的内侧设有胶球，且胶球等距设有多组，所述胶球的内侧接触所述电机壳，所述电机壳前后侧的下端均设有固定片，且固定片通过固定螺栓与安装板固定。
本发明的有益效果为：
1、本发明将定位盘设在转轴上，利用颜色传感器识别定位盘上不同颜色的颜色块，并将识别的数据传递给控制终端，控制终端根据当前颜色传感器识别的颜色块判断永磁转子的磁场位置，且控制终端从多组颜色块中设定一个基准块，通过颜色传感器识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子的转速，从而方便操作人员对电机进行调控。
2、本发明在调控中，操作人员根据颜色传感器识别的电机磁场位置和转速，利用控制终端通过控制线发送指令给单片机，单片机根据指令启动FET场效应晶体管电路，利用多组FET场效应晶体管分别控制多组所述绕组通电启闭，来驱动永磁转子旋转，且单片机根据指令启动所述脉冲宽度调制芯片控制绕组两端电压的大小来调节转速，方便调控。
3、本发明设有减震组件，利用锁定箍套在电机壳外，在电机运行振动的时候，利用安装脚和安装板之间的弹簧可以对振动力进行缓冲，有利于减少电机的振动，保护电机内部元件。
4、本发明通过固定管安装在安装基面上，通过向固定管内***插杆并贯穿出，利用分隔槽的作用顶开斜嘴，即可驱动斜齿卡在安装基面内部，安装更方便。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的拆分示意图；
图3为本发明的电控盒内部示意图；
图4为本发明的绕组示意图；
图5为本发明的锁定箍示意图；
图6为本发明的固定管、插杆安装示意图。
其中：1、电机壳；2、端盖；3、封盖；4、定子；5、绕组；6、永磁转子；7、转轴；8、定位盘；9、颜色块；10、PCB板；11、颜色传感器；12、电控盒；13、单片机；14、脉冲宽度调制芯片；15、FET场效应晶体管电路；16、电源线；17、控制线；18、密封轴承；19、支撑槽；20、支撑盘；21、密封嘴；22、锁定箍；23、安装板；24、安装脚；25、固定管；26、弹簧；27、斜嘴；28、斜齿；29、分隔槽；30、插杆；31、安装基面；32、胶球；33、固定片；34、固定螺栓。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
根据图1、2、3、4所示，本实施例提出了一种无刷直流电机控制方法，包括电机壳1、端盖2和封盖3，所述端盖2和封盖3分别安装在电机壳1的两端，所述电机壳1的内部设有定子4，且定子4的内壁上设有绕组5，所述绕组5围绕定子4的圆心等夹角设有多组，所述定子4的内部转动安装有永磁转子6，所述永磁转子6的内侧设有转轴7；
所述转轴7上的右端设有定位盘8，且定位盘8右端的边缘处设有颜色块9，所述颜色块9围绕所述定位盘8的圆心等夹角设有多组，且多组所述颜色块9的颜色不同，所述端盖2的内部设有PCB板10，且PCB板10的左端设有颜色传感器11，所述颜色传感器的信号输出端与控制终端电性连接，所述转轴7的左右端分别延伸出所述封盖3和端盖2。使用时，利用颜色传感器11识别定位盘8上不同颜色的颜色块9，并将识别的数据传递给控制终端，控制终端根据当前颜色传感器11识别的颜色块9判断永磁转子6的磁场位置，且控制终端从多组颜色块9中设定一个基准块，通过颜色传感器11识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子6的转速，从而方便操作人员对电机进行调控。
所述电机壳1上设有电控盒12，且电控盒12的内部设有单片机13，所述单片机13内设有脉冲宽度调制芯片14和FET场效应晶体管电路15，所述FET场效应晶体管电路15内设有多组FET场效应晶体管，且多组FET场效应晶体管分别与多组所述绕组5连接。所述电控盒12上连接有电源线16和控制线17，所述电源线16的输入端连接电源，且电源线16的输出端连接单片机13，所述控制线17的输入端连接控制终端，且控制线17的控制端连接单片机13。在调控中，操作人员根据颜色传感器识别的电机磁场位置和转速，利用控制终端通过控制线17发送指令给单片机13，单片机13根据指令启动FET场效应晶体管电路15，利用多组FET场效应晶体管分别控制多组所述绕组5通电启闭，来驱动永磁转子6旋转，且单片机13根据指令启动所述脉冲宽度调制芯片14控制绕组5两端电压的大小来调节转速，方便调控。
所述颜色传感器11识别定位盘8上不同颜色的颜色块9，并将识别的数据传递给控制终端，所述控制终端根据当前颜色传感器11识别的颜色块9判断永磁转子6的磁场位置，所述控制终端从多组颜色块9中设定一个基准块，通过颜色传感器11识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子6的转速。所述控制终端通过控制线17发送指令给单片机13，所述单片机13根据指令启动FET场效应晶体管电路15，利用多组FET场效应晶体管分别控制多组所述绕组5通电启闭，来驱动永磁转子6旋转，所述单片机13根据指令启动所述脉冲宽度调制芯片14控制绕组5两端电压的大小来调节转速。
所述转轴7上的两端均设有密封轴承18，所述封盖3的内侧设有与左端的所述密封轴承18相适配的支撑槽19，所述端盖2的左端设有与右端的所述密封轴承18相适配的支撑盘20，所述端盖2的右端设有密封嘴21，所述转轴7的右端穿过所述密封嘴21。提高密封性。
实施例二
根据图1、2、4、5、6所示，本实施例提出了一种无刷直流电机控制方法，包括电机壳1、端盖2和封盖3，所述端盖2和封盖3分别安装在电机壳1的两端，所述电机壳1的内部设有定子4，且定子4的内壁上设有绕组5，所述绕组5围绕定子4的圆心等夹角设有多组，所述定子4的内部转动安装有永磁转子6，所述永磁转子6的内侧设有转轴7；
所述转轴7上的右端设有定位盘8，且定位盘8右端的边缘处设有颜色块9，所述颜色块9围绕所述定位盘8的圆心等夹角设有多组，且多组所述颜色块9的颜色不同，所述端盖2的内部设有PCB板10，且PCB板10的左端设有颜色传感器11，所述颜色传感器的信号输出端与控制终端电性连接，所述转轴7的左右端分别延伸出所述封盖3和端盖2。使用时，利用颜色传感器11识别定位盘8上不同颜色的颜色块9，并将识别的数据传递给控制终端，控制终端根据当前颜色传感器11识别的颜色块9判断永磁转子6的磁场位置，且控制终端从多组颜色块9中设定一个基准块，通过颜色传感器11识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子6的转速，从而方便操作人员对电机进行调控。
所述电机壳1外设有减震组件，所述减震组件包括锁定箍22和安装板23，所述锁定箍22套在所述电机壳1的外侧，且锁定箍22的前后侧均设有安装脚24，所述安装脚24下设有固定管25，所述固定管25活动穿过所述安装板23，所述安装脚24和安装板23之间的所述固定管25外侧套设有弹簧26。利用锁定箍22套在电机壳1外，在电机运行振动的时候，利用安装脚24和安装板23之间的弹簧26可以对振动力进行缓冲，有利于减少电机的振动，保护电机内部元件。
所述固定管25的底端设有斜嘴27，且斜嘴27的外侧设有斜齿28，所述斜嘴27上开设有分隔槽29，所述固定管25的内部活动插设有插杆30，所述固定管25***安装基面31的内部。本发明通过固定管25安装在安装基面31上，通过向固定管25内***插杆30并贯穿出，利用分隔槽29的作用顶开斜嘴27，即可驱动斜齿28卡在安装基面31内部，安装更方便。
所述锁定箍22的内侧设有胶球32，且胶球32等距设有多组，所述胶球32的内侧接触所述电机壳1，提供减震作用，所述电机壳1前后侧的下端均设有固定片33，且固定片33通过固定螺栓34与安装板23固定。
该无刷直流电机控制方法将定位盘8设在转轴7上，利用颜色传感器11识别定位盘8上不同颜色的颜色块9，并将识别的数据传递给控制终端，控制终端根据当前颜色传感器11识别的颜色块9判断永磁转子6的磁场位置，且控制终端从多组颜色块9中设定一个基准块，通过颜色传感器11识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子6的转速，从而方便操作人员对电机进行调控。同时，本发明在调控中，操作人员根据颜色传感器识别的电机磁场位置和转速，利用控制终端通过控制线17发送指令给单片机13，单片机13根据指令启动FET场效应晶体管电路15，利用多组FET场效应晶体管分别控制多组所述绕组5通电启闭，来驱动永磁转子6旋转，且单片机13根据指令启动所述脉冲宽度调制芯片14控制绕组5两端电压的大小来调节转速，方便调控。另外，本发明设有减震组件，利用锁定箍22套在电机壳1外，在电机运行振动的时候，利用安装脚24和安装板23之间的弹簧26可以对振动力进行缓冲，有利于减少电机的振动，保护电机内部元件。最后，本发明通过固定管25安装在安装基面31上，通过向固定管25内***插杆30并贯穿出，利用分隔槽29的作用顶开斜嘴27，即可驱动斜齿28卡在安装基面31内部，安装更方便。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种无刷直流电机控制方法，包括电机壳（1）、端盖（2）和封盖（3），其特征在于：所述端盖（2）和封盖（3）分别安装在电机壳（1）的两端，所述电机壳（1）的内部设有定子（4），且定子（4）的内壁上设有绕组（5），所述绕组（5）围绕定子（4）的圆心等夹角设有多组，所述定子（4）的内部转动安装有永磁转子（6），所述永磁转子（6）的内侧设有转轴（7）；
所述转轴（7）上的右端设有定位盘（8），且定位盘（8）右端的边缘处设有颜色块（9），所述颜色块（9）围绕所述定位盘（8）的圆心等夹角设有多组，且多组所述颜色块（9）的颜色不同，所述端盖（2）的内部设有PCB板（10），且PCB板（10）的左端设有颜色传感器（11），所述颜色传感器的信号输出端与控制终端电性连接，所述转轴（7）的左右端分别延伸出所述封盖（3）和端盖（2）。
2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述电机壳（1）上设有电控盒（12），且电控盒（12）的内部设有单片机（13），所述单片机（13）内设有脉冲宽度调制芯片（14）和FET场效应晶体管电路（15），所述FET场效应晶体管电路（15）内设有多组FET场效应晶体管，且多组FET场效应晶体管分别与多组所述绕组（5）连接。
3.根据权利要求2所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述电控盒（12）上连接有电源线（16）和控制线（17），所述电源线（16）的输入端连接电源，且电源线（16）的输出端连接单片机（13），所述控制线（17）的输入端连接控制终端，且控制线（17）的控制端连接单片机（13）。
4.根据权利要求3所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述颜色传感器（11）识别定位盘（8）上不同颜色的颜色块（9），并将识别的数据传递给控制终端，所述控制终端根据当前颜色传感器（11）识别的颜色块（9）判断永磁转子（6）的磁场位置，所述控制终端从多组颜色块（9）中设定一个基准块，通过颜色传感器（11）识别两次基准块的时间间隔来判断永磁转子（6）的转速。
5.根据权利要求4所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述控制终端通过控制线（17）发送指令给单片机（13），所述单片机（13）根据指令启动FET场效应晶体管电路（15），利用多组FET场效应晶体管分别控制多组所述绕组（5）通电启闭，来驱动永磁转子（6）旋转，所述单片机（13）根据指令启动所述脉冲宽度调制芯片（14）控制绕组（5）两端电压的大小来调节转速。
6.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述转轴（7）上的两端均设有密封轴承（18），所述封盖（3）的内侧设有与左端的所述密封轴承（18）相适配的支撑槽（19），所述端盖（2）的左端设有与右端的所述密封轴承（18）相适配的支撑盘（20），所述端盖（2）的右端设有密封嘴（21），所述转轴（7）的右端穿过所述密封嘴（21）。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述电机壳（1）外设有减震组件，所述减震组件包括锁定箍（22）和安装板（23），所述锁定箍（22）套在所述电机壳（1）的外侧，且锁定箍（22）的前后侧均设有安装脚（24），所述安装脚（24）下设有固定管（25），所述固定管（25）活动穿过所述安装板（23），所述安装脚（24）和安装板（23）之间的所述固定管（25）外侧套设有弹簧（26）。
8.根据权利要求7所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述固定管（25）的底端设有斜嘴（27），且斜嘴（27）的外侧设有斜齿（28），所述斜嘴（27）上开设有分隔槽（29），所述固定管（25）的内部活动插设有插杆（30），所述固定管（25）***安装基面（31）的内部。
9.根据权利要求8所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述锁定箍（22）的内侧设有胶球（32），且胶球（32）等距设有多组，所述胶球（32）的内侧接触所述电机壳（1），所述电机壳（1）前后侧的下端均设有固定片（33），且固定片（33）通过固定螺栓（34）与安装板（23）固定。
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