[发明专利]一种无刷直流力矩电动机的单片机控制方法

说明书

技术领域

本发明是一种无刷直流力矩电动机的单片机控制方法，具体的说就是应用于控制直流力矩电动机的方法。

背景技术

由于直流无刷电动机是利用电子换相技术代替传统直流机的电刷换向的一种新型直流电动机，所以无刷直流电动机的最大特点就是没有换向器和电刷组成的机械接触结构。加之，客观存在通常采用永磁体为转子，没有励磁损耗；发热的电枢绕组通常装在外面的定子上，这样热阻较小，散热容易。因此，无刷电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修方便。此外，它还具备直流电动机的运行效率高、调速性能好等诸多优点，随着高性能的电力电子器件和高性能磁性材料的问世，大大提高了直流无刷时机的性能，故直流无刷时机在当今国民经济各个领域，如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺以及家用电器等方面的应用日益普及。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化程度高、工作效率高的无刷直流力矩电动机的单片机控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

它主要由开关主回路、信号变换电路、霍尔传感器、控制器的软件组成。

它的工作原理是这样的：

霍尔传感器获得反映直流电机位置的信号；

单片机依据获得的电机位置信号控制直流无刷电机

它的工作动作过程是这样的：

图1示出四种状态时转子磁钢的位置。当转子处于的图1（a）所示位置时，转子磁场通过霍尔元件H1，那么霍尔元件Hl使有霍尔电动势产生，其输出Xl为正电压，经门电路Da后，使功率晶体管V1导通，给定子绕组A－A′馈电，它的电流与转子磁场的相互作用，使转子以顺时针方向转动90°电角度；此时，转子磁场通过霍尔元件H2，于是H2产生霍尔电动势，其输出Y1为高电平，经门电路Da和Dd后使功率晶体管V2导通，给定子绕组B－B′馈电，转子又以顺时针为向转动90°电角度；到了图1(c)的所示的位置。此时，虽然转子磁场仍通过霍尔元件H1，但磁场方向改变了，原来H1相对于转子磁钢的N极，而现在它相对于转子磁钢的S极。所以它所产生的霍尔电动势也更改变方向，其输出X2为高电平，X1为低电平，经门电路Da和Dd后使功率晶体管Vl导通，给定子绕组C-C′馈电，使转子又从顺时针方向转动90°电的度；同样，转子磁场再次通过霍尔元件H2，如图1(d)的所示位置，这时Y2变为高电平。而Y1仍为低电平，它经门电路经门电路Da和Dd后使功率晶体管V4导通，给定子绕组D-D′馈电，使转子回到起始状态，以后又重复是述的动作。这样，定子绕组依次馈电，它产生跟随转子的跳跃式旋转磁场。于是电动机就会连续不断地旋转起来。当图中的Q1变为低电平、Q2变为高电平时，则与非门Da关闭，与非门Db开通。这时电动机反转。

本发明的有益效果是：

提高电机的工作效率。

实现电机控制较高程度的自动化。

改进现有的直流电机控制方案。

附图说明

图1是霍尔直流无刷电机工作原理图（正转）

图2是电动机的结构示意图

图中直流无刷电机（1）、光电器件（2）、功率晶体管（3）

图3是方案流程图

具体实施方式

在图2中，三只光电器件VP1、VP2、VP3的安装位置各相差120°，均匀地分布在电动机一端。借助安装在电动机轴上的旋转遮光板的作用，使得从光源射来的光线依次照射在各个光电器件上，并依照某一光电器件是否被照射到光线来判断转子磁极的位置。

由于此时光电器件VP1被光照射，从而使功率晶主晶体管V1呈导通状态，电流流入绕组A-A',该绕组同转子磁极作用后所产生的转矩使转子的磁极转动。直接装在转子的旋转遮光板亦跟着同步转动，并遮住VP1而使VP2受光照射，从而使晶体管V1截止，晶体管V2导通，电流从绕组A-A'断开而流入统组B-B'，使得转子磁极继续朝箭头方向转动。并带动遮光板同时朝顺时针方向旋转。当转子磁极转到下一换向位置时，旋转遮光板已经遮住VP2，使VP3被光照射，导致晶体管V2截止、晶体管V3因而电流流入绕组C-C'，驱动转子磁极继续朝顺时针方向旋转，并重新回到起始位置。这样，随着位置传感器转子扇形片的转动，定子绕组在位置传感器VPl、VP2、VP3控制下，便一相一相地依次馈电，实现了各相绕组电流的换相。电机的转动和换向由单片机控制相应的逻辑电路完成，软件流程如图3所示。