[发明专利]一种单霍尔位置传感器的无刷直流电机及控制方法

说明书

本发明涉及一种单霍尔位置传感器的无刷直流电机及控制方法，在传统无刷直流电机结构基础上，将每对极霍尔磁钢进行六等分割设计，并按极性重新均匀排列，用以简化单霍尔位置传感器的无刷直流电机控制方法。与传统的3霍尔传感器的无刷直流电机相比，本发明采用单霍尔位置传感器的无刷直流电机结构，有利于降低电机系统的重量，同时能够减少抑制霍尔传感器与CPU之间共模干扰的光耦合器的数量。与无霍尔传感器的无刷直流电机相比，本发明利用单霍尔传感器结合相应的电机控制方法，能够更加准确定位转子位置信息，且算法简单，节省CPU的资源。此外，本发明能够保证无刷直流电机在转速区间内的可靠调速。

技术领域

本发明属于单霍尔位置传感器的无刷直流电机，涉及一种单霍尔位置传感器的无刷直流电机及控制方法

背景技术

无刷直流电机继承了有刷直流电机良好的调速性能，并且无滑动接触和换向火花，具有可靠性高、使用寿命长及噪声低等优点，在高级电子设备、航空航天、数控装置、机器人、电动汽车、家用电器等高新技术领域获得了广泛应用。获取转子位置是确保三相无刷直流电机安全运行的关键，目前的主要方法有定子铁芯处安装3个霍尔传感器检测转子位置方法，以及无霍尔传感器转子位置检测方法。前者容易对无刷直流电机的可靠性、制造工艺等带来不利影响，后者则为了获取转子位置需要增加额外的复杂算法，且检测精度受电机参数影响较大。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种单霍尔位置传感器的无刷直流电机及控制方法，通过无刷直流电机单电角度周期(360°电角度)内的六状态控制运行机理分析，设计一种带有新的霍尔磁钢结构的无刷直流电机，并提出单霍尔传感器下无刷直流电机的控制方法，实现单霍尔位置传感器下无刷直流电机稳定运行。

技术方案

一种单霍尔位置传感器的无刷直流电机，包括转轴、定子、霍尔磁钢、霍尔传感器和驱动控制电路；其特征在于：所述每对极霍尔磁钢分割为3个N极磁钢和3个S极磁钢，分割前每对极霍尔磁钢的N极所在空间位置上，分割后的霍尔磁钢的极性排列为“N-S-N”；在分割前每对极霍尔磁钢的S极所在空间位置上，分割后霍尔磁钢的极性排列为“S-N-S”；所述全部霍尔磁钢在360°空间位置上进行均匀分布排列。

一种所述单霍尔位置传感器的无刷直流电机的控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在轻载条件下，在绕组组合{AB,AC,BC,BA,CA,CB}中任意选择一个绕组组合，通以电机额定电压的5％及以上的电压脉冲信号，从而定位电机转子的初始位置；该绕组组合通完电，在此基础上，根据{AB→AC→BC→BA→CA→CB→AB}绕组组合顺序，给下一绕组组合通以相同幅值的电压脉冲信号，完成转子位置的初始定位；

步骤2：在步骤1最后的转子位置基础上，根据{AB→AC→BC→BA→CA→CB→AB}绕组组合顺序，控制功率开关管给下一绕组组合输出满足期望转速的电压，使得电机的转子进行旋转，并在此后按照预定顺序AB→AC→BC→BA→CA→CB→AB控制功率开关管，最终使得电机能够以期望的转速稳定运行。

有益效果

本发明提出的一种单霍尔位置传感器的无刷直流电机及控制方法，在传统无刷直流电机结构基础上，将每对极霍尔磁钢进行六等分割设计，并按极性重新均匀排列，用以简化单霍尔位置传感器的无刷直流电机控制方法。与传统的3霍尔传感器的无刷直流电机相比，本发明采用单霍尔位置传感器的无刷直流电机结构，有利于降低电机系统的重量，同时能够减少抑制霍尔传感器与CPU之间共模干扰的光耦合器的数量。与无霍尔传感器的无刷直流电机相比，本发明利用单霍尔传感器结合相应的电机控制方法，能够更加准确定位转子位置信息，且算法简单，节省CPU的资源。此外，本发明能够保证无刷直流电机在转速区间内的可靠调速。

附图说明