由带有电子控制元件的无刷直流电机构成的电机总成制造技术

一种电机总成（101），包括带有电子控制元件（103）的无刷直流电机（102），所述电子控制元件包括至少两个用于测量来自无刷直流电机（102）转子上磁极的磁通量的磁场传感器。磁场传感器用于测定转子的角度位置，以达到根据所述测得的角度位置控制所述无刷直流电机电流的目的。无刷直流电机是一种外转子电机（102），包括内定子（104）和外转子（105），外转子包括外围（106）和内侧（107），永久磁铁（108、109、110和111）以固定间隔沿内侧（107）分布以提供磁极。磁场传感器（112和113）相互间以一定间隔设在外围（106）的附近，用于测量内侧（107）上永久磁铁（108、109、110和111）放射状地漏过外转子（105）的磁通量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由带有电子控制元件的无刷直流电机构成的电机总成
本专利技术涉及一种由带有电子控制元件的无刷直流电机构成的电机总成。
技术介绍
在使用电动机的很多应用中，都要求电动机转子能平稳转动，因此也就要求能精确控制转子电流和电流波形。若要充分实现所述精确控制，需要能准确地检测出转子的角度位置。传统的电动机通常使用角度传感器或角度解算器和配套的电子器件来测定角度位置。角度传感器检测机械运动并将检测到的运动转换成电信号。光脉冲传感器和绝对角度传感器为常用的两种角度传感器。若要实现对电流的精确控制和使无刷直流电机（即转子上带永久磁铁和电子换向器的交流电机）平稳转动，需要使用准确的检测器来检测转子和电子换向器的角度位置。例如US2010/0090633A1揭露了一种由带转轴的无刷直流电机、与电机连接并位于转轴外部的电子控制器和固定在转轴上以便在转轴带动下在与轴正交的平面内转动或带动轴转动的双极永久磁铁构成的电机总成。另外，该电机总成还包括X-Y霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器由电子控制器承载，设在磁铁附近。当磁铁在电机转轴的带动下转动时，霍尔效应传感器产生磁场的正弦和余弦分量。电子控制器还包括根据所述正弦和余弦分量测定电机角度位置的装置和换向逻辑电路。电路板上位于电机总成转轴一端正上方的控制器高度集成了多种功能：内部模拟数字转换器、驱动功率放大器用的脉冲宽度调制寄存器、内部通信端口和所有电动机控制所需的RAM内存器和非易失性闪存。EP1099092B1揭露了一种无刷电动机及其控制方法。所述电动机包括转子、带若干个磁极的感测元件、第一和第二霍尔效应传感器（所述霍尔传感器的感应平面与感测元件表面垂直，用于测量与感测元件相切的方向上磁极的磁通量），其中一个感测元件和第一和第二霍尔效应传感器与转子相对位置固定不变。霍尔效应传感器用于输出测量信号，以便来自第一和/或第二传感器的至少一个输出信号在转子的每个转动位置处均为线性信号，其中测量信号用于测定一个电周期内转子的绝对转动位置；电机根据转子解码位置进行控制。US7579799B2揭露了一种转子角度位置测量系统、角度位置测量方法和电动机控制方法。该系统具有转子总成和传感器组件，其中，转子总成由若干个环状分布的电动机磁极的磁域构成，传感器组件具有至少两个以指定的相对角度分开设置的霍尔效应装置。传感器组件设计用于根据与电动机磁极的磁域轴向转动相应的磁通量变化产生若干个输入信号。位置测量组件设计用于对所述输入信号进行处理以产生转换的正弦参考信号。正弦参考信号有至少一个偏置标度因数和振幅标度因数。通过处理所述输入信号以产生与转子角度位置的近似测量结果一致的位置估计信号，来确定错误项。然后，对错误项进行处理，可得到精确的转子角度位置测量结果。此外，US6906494B2揭露了一种用于驱动带转子（转子带磁铁）的电动机的电动机控制器。电动机控制器包括磁通量检测器，用于检测来自磁极的磁通并获得磁极信号；位置信号转换器，用于根据磁极信号确定转子位置；微分器，用于根据位置信号转换器的输出确定速度信号；速度控制器，用于通过对速度信号和预定指导速度进行比较输出指令信号；脉冲宽度调制控制器，用于根据指令信号对电动机进行脉冲宽度调制驱动。脉冲宽度调制控制器以正弦波形驱动电动机，其中，磁极信号为相位差是90°的两相正弦波信号。现有技术中带无刷电机和集成电子控制器的电机总成的缺点是，体积通常很庞大笨重，不适合在很多场合中使用。其中一个原因是，传统无刷直流电机一般产生的转矩相当小，这就意味着必须选用较大规格的电动机，否则要使用变速箱以使电动机输出足够大的转矩。另外一个原因是，很多现有技术的电机总成的设计都要求采用结构复杂且非常占用空间的测量设备（通常设在电动机的转轴末端）以便测量转子的角度位置，和/或笨重的电子控制元件，这就显著增加了电机总成的长度或规模。
技术实现思路
为此，本专利技术的首要目的是提供一种结构特别紧凑、带无刷直流电机和电子控制元件的电机总成，这种电机总成提供了输出扭矩、功率体积比和效率等方面的性能实质上的更佳表现，以及相比现有技术中的电机总成，价格非常低。第一个目的通过根据权利要求1的电机总成实现，该电机总成包括带有电子控制元件的无刷直流电机，该电子控制元件包括至少两个用于测量来自无刷直流电机转子上磁极的磁通量的磁场传感器，其中，磁场传感器用于根据磁通量的测量结果测定转子的角度位置，以达到根据转子的角度位置控制无刷电机电流的目的；其中，无刷直流电机是一种外转子电机，包括内定子和外转子，其中外转子包括外围和内侧，永久磁铁以固定间隔沿内侧分布以提供磁极；其中，至少两个磁场传感器相互间以一定间隔设在外围的附近，用于测量内侧上永久磁铁放射状地漏过外转子的磁通量。由于本专利技术的电机总成采用带磁场传感器的集成电子控制元件来测定无刷直流电机转子的角度位置，并且本专利技术是一种外转子电机，才得以实现结构紧凑、电机性能优越、价格非常便宜的这样一种电机总成。由于采用外转子电机，本专利技术的电机总成可提供足够高的扭矩，因此无需使用变速箱，使得本专利技术设计简单、价格便宜、外形尺寸较小。此外，由于采用外转子电机，本专利技术的电机总成能够获得非常高的效率，产生较高的输出功率和消耗较少的能量。由于采用磁场传感器和外转子电机组合设置的方式，通过测量径向漏出外转子（外指相对定子）的磁通量即可测定转子的角度位置，简化了整个测量设备，电子控制器结构也更紧凑，因此本专利技术的电机总成相对其电机性能来说，可制成很小的外形尺寸。附图说明以下结合附图，对本专利技术的若干具体实施例（仅作为示例）对进行详细说明：图1为本专利技术电机总成的剖视图，所示为电机总成的结构和工作原理；图2为本专利技术一个优选实施例的电机总成的部分分解立体图；及图3为图2中组装好的电机总成的另一立体图。具体实施方式以下参考附图对本专利技术的若干实施例进行详细说明。图1为本专利技术电机总成横截面的示意图。图2为本专利技术一个优选实施例的电机总成的部分分解立体图，而图3为图2中组装好的电机总成。电机总成101包括带有电子控制元件103的无刷直流电机102。无刷直流电机也可以定义为用带有永久磁铁（设于转子上）和电子换向器的交流电机。电子控制元件103包括至少两个用于测量来自无刷直流电机102转子上磁极的磁通量的磁场传感器。磁场传感器用于根据磁通量的测量结果测定转子的角度位置，以达到根据转子的角度位置控制无刷直流电机电流的目的，根据本专利技术的无刷直流电机为外转子电机102。这种无刷直流电机最近几年普遍用在模型飞机中，已经在商业上获得应用。外转子电机102包括内定子104和外转子105。图1中斜线区SI、S2和S3表示定子的铜线绕组。外转子105包括外围106和内侧107，并带若干永久磁铁108、109、110和111（如图1中黑底加白点区域所示）。在本专利技术的电机总成的优选实施例中，上述磁场传感器包括至少两个固定不动的霍尔传感器112和113，最好使用线性霍尔传感器。从现有技术的说明中，可明显了解到霍尔传感器因常用在无刷直流电机控制系统中已为人们所熟知，因此此处不再赘述。但是，本专利技术实施例也可以设计成采用其它类型的磁场传感器，如磁阻传感器、磁致收缩传感器或磁通门传感器。在本专利技术的电机总成中，传感器的尺寸最好比较小，设置几个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机总成（101），包括带有电子控制元件（103）的无刷直流电机（102），所述电子控制元件（103）包括至少两个用于测量来自所述无刷直流电机（102）转子上磁极的磁通量的磁场传感器，所述磁场传感器用于根据所述磁通量的测量结果测定所述转子的角度位置，以达到根据所述转子的角度位置控制所述无刷电机电流的目的，其特征在于，所述无刷直流电机为外转子电机（102），包括内定子（104）和外转子（105），?所述外转子（105）包括外围（106）和内侧（107），并设置若干个永久磁铁（108、109、110，111）；所述永久磁铁（108、109、110，111）以固定间隔沿所述内侧（107）分布以提供磁极；及所述至少两个磁场传感器（112和113）相互间以一定间隔设在所述外围（106）的附近，用于测量所述内侧（107）上永久磁铁（108、109、110，111）放射状地漏过外转子（105）的磁通量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.22 SE 1130047-21.一种电机总成(101)，包括带有电子控制元件(103)的无刷直流电机(102)，所述电子控制元件(103)包括至少两个用于测量来自所述无刷直流电机(102)转子上磁极的磁通量的磁场传感器，所述磁场传感器用于根据所述磁通量的测量结果测定所述转子的角度位置，以达到根据所述转子的角度位置控制所述无刷电机电流的目的，-其中，所述无刷直流电机为外转子电机(102)，包括内定子(104)和外转子(105)，所述外转子(105)包括外围(106)和内侧(107)，并设置-偶数个永久磁铁(108、109、110，111)；所述偶数个永久磁铁(108、109、110，111)以固定间隔沿所述内侧(107)分布以提供磁极；-所述至少两个磁场传感器(112和113)相互间以一定间隔设在所述外围(106)的附近，用于测量所述内侧(107)上偶数个永久磁铁(108、109、110，111)放射状地漏过外转子(105)的磁通量，-所述电子控制元件(103)包括至少一个沿着所述外转子(105)的外围(106)的切线方向导向的平面电路板(115)，-其中，所述至少两个磁场传感器(112，113)安装在该电路板(115)上，-其中，所述至少两个磁场传感器(112和113)用于根据漏磁通量的测量结果产生测量信号，其中所述电子控制元件(103)包括至少一个微处理器(114)，所述微处理器(114)用于读取所述测量信号并根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·林德，
申请(专利权)人：约翰·林德，
类型：
国别省市：