一種永磁直流無刷電機系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁直流無刷電機的技術(shù)領(lǐng)域，具體為采用永磁直流無刷電機作為驅(qū)動電機的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上銷售的電機有直接接民用電的交流異步電機和以直流電池為動力的直流電機，如直流有刷和直流無刷電機。交流電機效率低，體積大，供電接線長度有限；直流有刷電機轉(zhuǎn)矩特性軟，效率低，需維護碳刷。這些電機也常常作為割草機的動力來源，其中市場上的直流無刷電機驅(qū)動的割草機，都必須裝專用的轉(zhuǎn)子位置傳感器，且電機控制器與被控電機分開裝配，造成裝配復(fù)雜，可靠性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種體積小，連接結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的永磁直流無刷電機系統(tǒng)，壽命長，免維護，效率高，轉(zhuǎn)矩特性好，減少傳感器本身可能帶來的信號錯誤。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案:
[0005]—種永磁直流無刷電機系統(tǒng),包括電機控制器和被控電機，其特征在于所述電機與控制器只有三相電機線的連接，無需檢測轉(zhuǎn)子位置用的位置傳感器，并根據(jù)電機本身特性，采用動態(tài)起動時間調(diào)整的方法進(jìn)行啟動，并通過最小運行脈寬的控制方式進(jìn)行調(diào)速，所述動態(tài)起動時間調(diào)整即不特殊定義定位時間，按照固定步進(jìn)頻率進(jìn)行開環(huán)換相，并實時記錄每一次換相過程中的端電壓變化情況，當(dāng)有連續(xù)的規(guī)定次數(shù)以上的端電壓滿足過零點的變化規(guī)則時，則表明電機已經(jīng)運轉(zhuǎn)在正確的相位，則可以切換到閉環(huán)換相狀態(tài)，所述最小運行脈寬的控制方式即動態(tài)調(diào)整起動和運行的PWM控制頻率，通過降低PWM頻率，固定占空比來達(dá)到最小有效脈寬。
[0006]所述最小運行脈寬的控制方法:不管是起動還是運行，有效運行的占空比設(shè)定為O?100%，當(dāng)一定占空比下的有效脈寬小于最小運行脈寬時，則通過降低PffM頻率，固定占空比來達(dá)到最小有效脈寬，從而使每次端電壓檢測的信號都是有效的。
[0007]所述電機控制器安裝在被控電機的后部構(gòu)成一個整體，縮短電機的相線長度，通過電機金屬殼體實現(xiàn)散熱。
[0008]所述電機控制器安裝在電機后端蓋上，并靠后端蓋散熱，電機控制器用密封墊和尾罩與外界進(jìn)行隔離和三防處理，其裝配方式是先裝配好電機控制器與電機后端蓋，再最后裝配尾罩。
[0009]所述電機控制器安裝在尾罩上，并靠尾罩散熱，這種裝配方式是先裝配好電機控制器與尾罩，再連接電機控制器和電機的相線，最后裝配尾罩到電機的后端蓋。
[0010]所述被控電機的調(diào)速和起?？刂?，采用雙按鍵方式，一個起停鍵，即每按一次，指令解析為“起動”或“停止”，并在兩個指令間來回切換；一個調(diào)速鍵，即每按一次，給定轉(zhuǎn)速增加一級，當(dāng)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速后，再回到最小速度，如此往復(fù)循環(huán)。
[0011]所述永磁直流無刷電機系統(tǒng)用于割草機。
[0012]本發(fā)明發(fā)揮了無刷電機壽命長，免維護，效率高，轉(zhuǎn)矩特性好，解決了直流無刷電機控制接線負(fù)載，電機系統(tǒng)體積大，裝配復(fù)雜，可靠性差的問題。
[0013]在現(xiàn)有的采用直流無刷電機作為割草機的驅(qū)動電機的應(yīng)用場合中，控制器和電機分開安裝，然后再連接，且需要電機轉(zhuǎn)子位置霍爾傳感器來輔助控制，體積大，連接復(fù)雜，可靠性不高。為了使電機系統(tǒng)能更簡單方便地安裝在相應(yīng)割草機或其它設(shè)備上，且應(yīng)用可靠，維護簡單需要將電機控制系統(tǒng)更加模塊化地設(shè)計，并采用本發(fā)明所述的控制方法，減少了傳感器本身可能帶來的信號錯誤。
[0014]總之，本發(fā)明永磁直流無刷電機系統(tǒng)，比有刷電機效率高,轉(zhuǎn)矩特性硬,無碳刷,免維護；采用直流無刷電機的無位置傳感器控制方法，比其他有傳感器的永磁直流無刷電機系統(tǒng)，省去傳感器連接，接線更簡單可靠；在高溫、高粉塵、高振動場合可以安全使用；采用電機控制器和被控電機整體式安裝，體積緊湊，控制器三防更有效；且省去了控制器外殼和散熱片，成本更低；外部起停、調(diào)速簡單可靠，適合高溫、高塵場合。本發(fā)明永磁直流無刷電機系統(tǒng)可用于割草機，還有背負(fù)式除草機、草坪機、綠籬機等綠化工具，還可用于無刷電鋸、汽油鋸等工具的驅(qū)動，還可以用于挖坑機地鉆、打樁機冰鉆等手動鉆機之類，本發(fā)明永磁直流無刷電機系統(tǒng)還可以用于噴霧器、風(fēng)力吹雪滅火機。可見，本發(fā)明使用非常廣泛，操作性能好，而且成本低，起停、調(diào)速簡單可靠。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明所述電機控制器固定在電機后端蓋上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明所述電機控制器固定在電機尾罩上的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明從電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了設(shè)計，將電機控制器和被控電機視為一個整體，電機控制器安裝在被控電機的后端蓋處，根據(jù)生產(chǎn)的方便性，可以安裝在后端蓋上，然后再加一個尾罩，用以給電機控制器進(jìn)行三防密封；也可以先安裝在尾罩上，然后再與電機連接；電機控制器對被控電機的控制，采用無位置傳感器控制方法，電機與控制器只有三相電機線的連接，無需檢測轉(zhuǎn)子位置用的位置傳感器；并根據(jù)電機本身特性，對無位置傳感器控制的起動和低占空比運行進(jìn)行了優(yōu)化，采用動態(tài)調(diào)整起動時間、動態(tài)調(diào)整起動和運行的PffM控制頻率；外部對電極的調(diào)速和起?？刂疲捎秒p按鍵方式，一個起停鍵，即每按一次，指令解析為“起動”或“停止”，并在兩個指令間來回切換；一個調(diào)速鍵，即每按一次，給定轉(zhuǎn)速增加一級，當(dāng)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速后，再回到最小速度，如此往復(fù)循環(huán)。這樣可以有多個轉(zhuǎn)速檔位選擇，相比于不能調(diào)速控制的電機系統(tǒng)，不至于造成電池電量的浪費，且調(diào)速簡單，比電位器調(diào)速可靠。
[0018]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述。
[0019]如圖1所示，電機本體主要由電機前端蓋1、電機2、電機后端蓋3，以及相應(yīng)的連接軸和支撐軸承構(gòu)成，電機2即被控電機。電機控制器7安裝在電機后端蓋3上，并靠后端蓋散熱。電機控制器7與外界的隔離和三防處理，用密封墊4和尾罩6。這樣，電機控制器7可以用電機金屬殼體實現(xiàn)良好散熱，并由于尾罩6的密封，實現(xiàn)與外界的水、塵隔離。這種裝配方式是先裝配好電機控制器7與電機后端蓋3,再最后裝配尾罩6,電機的相線5最短，控制性能最好，但裝配要求高。電機控制器7的電路板上還連接有信號進(jìn)線9和電源線進(jìn)8。
[0020]如圖2所示，電機控制器7安裝在尾罩6上，并靠尾罩散熱，其他的與圖1相同。這種裝配方式是先裝配好電機控制器7與尾罩6，再連接電機控制器7和電機的相線5，最后裝配尾罩6到電機后端蓋3上，電機的相線5較長，損耗較大，控制性能稍弱好，但裝配要求低。
[0021]本發(fā)明優(yōu)化永磁直流無刷電機三段式起動方法，采用動態(tài)起動時間調(diào)整的方法進(jìn)行啟動:一般的永磁直流無刷電機的無位置傳感器控制的起動方法，經(jīng)典的是三段式，即“定位