[发明专利]一种永磁直流无刷电机系统

说明书

技术领域

本发明涉及永磁直流无刷电机的技术领域，具体为采用永磁直流无刷电机作为驱动电机的技术。

背景技术

目前，市场上销售的电机有直接接民用电的交流异步电机和以直流电池为动力的直流电机，如直流有刷和直流无刷电机。交流电机效率低，体积大，供电接线长度有限；直流有刷电机转矩特性软，效率低，需维护碳刷。这些电机也常常作为割草机的动力来源，其中市场上的直流无刷电机驱动的割草机，都必须装专用的转子位置传感器，且电机控制器与被控电机分开装配，造成装配复杂，可靠性差的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种体积小，连接结构简单，可靠性高的永磁直流无刷电机系统，寿命长，免维护，效率高，转矩特性好，减少传感器本身可能带来的信号错误。

为了实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种永磁直流无刷电机系统，包括电机控制器和被控电机，其特征在于所述电机与控制器只有三相电机线的连接，无需检测转子位置用的位置传感器，并根据电机本身特性，采用动态起动时间调整的方法进行启动，并通过最小运行脉宽的控制方式进行调速，所述动态起动时间调整即不特殊定义定位时间，按照固定步进频率进行开环换相，并实时记录每一次换相过程中的端电压变化情况，当有连续的规定次数以上的端电压满足过零点的变化规则时，则表明电机已经运转在正确的相位，则可以切换到闭环换相状态，所述最小运行脉宽的控制方式即动态调整起动和运行的PWM控制频率，通过降低PWM频率，固定占空比来达到最小有效脉宽。

所述最小运行脉宽的控制方法：不管是起动还是运行，有效运行的占空比设定为0～100％，当一定占空比下的有效脉宽小于最小运行脉宽时，则通过降低PWM频率，固定占空比来达到最小有效脉宽，从而使每次端电压检测的信号都是有效的。

所述电机控制器安装在被控电机的后部构成一个整体，缩短电机的相线长度，通过电机金属壳体实现散热。

所述电机控制器安装在电机后端盖上，并靠后端盖散热，电机控制器用密封垫和尾罩与外界进行隔离和三防处理，其装配方式是先装配好电机控制器与电机后端盖，再最后装配尾罩。

所述电机控制器安装在尾罩上，并靠尾罩散热，这种装配方式是先装配好电机控制器与尾罩，再连接电机控制器和电机的相线，最后装配尾罩到电机的后端盖。

所述被控电机的调速和起停控制，采用双按键方式，一个起停键，即每按一次，指令解析为“起动”或“停止”，并在两个指令间来回切换；一个调速键，即每按一次，给定转速增加一级，当达到最大转速后，再回到最小速度，如此往复循环。

所述永磁直流无刷电机系统用于割草机。

本发明发挥了无刷电机寿命长，免维护，效率高，转矩特性好，解决了直流无刷电机控制接线负载，电机系统体积大，装配复杂，可靠性差的问题。

在现有的采用直流无刷电机作为割草机的驱动电机的应用场合中，控制器和电机分开安装，然后再连接，且需要电机转子位置霍尔传感器来辅助控制，体积大，连接复杂，可靠性不高。为了使电机系统能更简单方便地安装在相应割草机或其它设备上，且应用可靠，维护简单需要将电机控制系统更加模块化地设计，并采用本发明所述的控制方法，减少了传感器本身可能带来的信号错误。

总之，本发明永磁直流无刷电机系统，比有刷电机效率高，转矩特性硬，无碳刷，免维护；采用直流无刷电机的无位置传感器控制方法，比其他有传感器的永磁直流无刷电机系统，省去传感器连接，接线更简单可靠；在高温、高粉尘、高振动场合可以安全使用；采用电机控制器和被控电机整体式安装，体积紧凑，控制器三防更有效；且省去了控制器外壳和散热片，成本更低；外部起停、调速简单可靠，适合高温、高尘场合。本发明永磁直流无刷电机系统可用于割草机，还有背负式除草机、草坪机、绿篱机等绿化工具，还可用于无刷电锯、汽油锯等工具的驱动，还可以用于挖坑机地钻、打桩机冰钻等手动钻机之类，本发明永磁直流无刷电机系统还可以用于喷雾器、风力吹雪灭火机。可见，本发明使用非常广泛，操作性能好，而且成本低，起停、调速简单可靠。

附图说明

图1是本发明所述电机控制器固定在电机后端盖上的结构示意图；

图2是本发明所述电机控制器固定在电机尾罩上的结构示意图。

具体实施方式