CN113346800B - 一种适用于无刷直流电机的转子位置检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于无刷直流电机的转子位置检测方法，首先检测无刷直流电机是否存在主磁钢为2n对极，而激磁磁钢为n对极的缺陷；如果存在，则在原有3路霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C的基础上增加3路霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+；其中霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C两两间隔120°安装，霍尔传感器A+与霍尔传感器A、霍尔传感器B+与霍尔传感器B、霍尔传感器C+与霍尔传感器C间隔90°/n安装；霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+两两间隔120°；再对应信号进行异或，输出三路综合信号作为电机转子位置检测、转速计算的输入信号，实现了电机转子位置信号的检测。
Description
技术领域
本发明属于电驱动系统无刷直流电机控制技术领域，涉及一种具有缺陷的无刷直流电机的转子位置检测方法。
背景技术
随着经过不断的演变与发展，无刷直流电机综合了交流电机和直流电机的全部优点出现在人们的视野当中，它的出现大大的提高了生产的效率，减少了能源的消耗，得到了广泛的应用和普及。无刷直流电机的出现代替了许多传统的电机，在各个领域都得到了广泛的应用，它具有传统直流电机的全部优点，但同时又除去了碳刷、滑环结构，它在投入使用的过程中具有速度很低的优点，这就大大的减少了用电率，虽说其速度低但其产生的功率却十分巨大，其体积小、重量轻的优点省去了减速机的超大负载量，在使用的过程中效率十分高。
无刷直流电机二二导通方波电流驱动方式因其方法简单、稳定可靠、易于实现等优点，已经得到广泛应用。要控制无刷直流电机的运转，必须确定电机转子的准确位置信息，而采用霍尔位置传感器可以直接得到转子的位置。但由于种种原因，如设计缺陷或安装缺陷等，总装厂会接收到部分有缺陷的产品，例如电机设计为主磁钢2n对极，而激磁磁钢为n对极，这类电机的转子位置就无法采用霍尔位置传感器直接获得，导致无法控制电机。
申请人为国内航空电源系统的主要生产商，国内航空产品发展迅速，需求量大，生成任务时间紧，在接收到此类有缺陷电机后，若返厂维修耗时长，拖延产品交付时间，因此需要提出一种简便方法，实现对此类有缺陷电机的转子位置检测。
发明内容
针对存在主磁钢2n对极，而激磁磁钢为n对极的缺陷电机产品，本发明提出一种适用于无刷直流电机的转子位置检测方法。
本发明的技术方案为：
所述一种适用于无刷直流电机的转子位置检测方法，包括以下步骤：
步骤1：检测无刷直流电机是否存在主磁钢为2n对极，而激磁磁钢为n对极的缺陷，若不存在所述缺陷，则采用霍尔传感器直接得到转子的位置；若存在，则进入步骤2；
步骤2：在原有3路霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C的基础上增加3路霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+；其中霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C两两间隔120°安装，霍尔传感器A+与霍尔传感器A间隔90°/n安装，霍尔传感器B+与霍尔传感器B、霍尔传感器C+与霍尔传感器C也间隔90°/n安装；霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+两两间隔120°；
步骤3：将霍尔传感器A+信号与霍尔传感器A信号进行异或，输出信号为A综合信号；霍尔传感器B+信号与霍尔传感器B信号进行异或，输出信号为B综合信号；霍尔传感器C+信号与霍尔传感器C信号进行异或，输出信号为C综合信号；将A、B、C综合信号作为最终的3路霍尔信号输出，作为电机转子位置检测、转速计算的输入信号。
进一步的，步骤1检测无刷直流电机是否存在主磁钢为2n对极，而激磁磁钢为n对极的缺陷的过程为：
对于2n对极主磁钢的无刷直流电机，强制驱动电机旋转一周，采集三相霍尔状态，如果采集到12n个霍尔状态，则认为无刷直流电机正常，如果只采集到6n个霍尔状态，则认为无刷直流电机存在主磁钢为2n对极，激磁磁钢为n对极的缺陷。
有益效果
本发明提供了一种适用于具有缺陷的无刷直流电机的转子位置检测方法。该方法首先对转子位置检测进行了分析，当电机主磁钢为2n对极，激磁磁钢为n对极，因此在电机旋转一周过程中，霍尔传感器检测到的转子位置只有6n个状态，而设计正常的电机霍尔传感器检测到的转子位置有12n个，可以看出缺失了一半的位置信息，因此需要通过一定设计方法检测到另一半位置信息；其次，针对检查得到的存在缺陷的电机，在不改变现有电机的条件下，在原有3路霍尔传感器位置检测信号的基础上增加3路霍尔传感器位置检测信号的设计实现了电机转子位置信号的检测。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是4对极霍尔状态图；
图2是2对极霍尔状态图；
图3是6路霍尔传感器安装框图；
图4是6路霍尔逻辑状态图。
具体实施方式
本发明提出的一种适用于具有缺陷的无刷直流电机的转子位置检测方法，该方法主要通过以下过程实现：
1、转子位置检测分析
对具有缺陷的无刷直流电机的转子位置检测进行分析，对于这种具有缺陷的无刷直流电机，霍尔传感器检测到的转子位置缺失了一半转子位置信息，需要通过一定设计方法检测到全部位置信息。
以4对极主磁钢无刷直流电机为例，电机设计正确的情况下，电机旋转一周，三相霍尔状态如图1所示。电机激磁磁钢设计为2对极情况下，电机旋转一周，三相霍尔状态如图2所示。
由图1、图2易知，4对极主磁钢无刷直流电机在缺陷情况下(2对极激磁磁钢)，霍尔状态缺失一半，因此需要进行转子位置检测设计来检测全部位置信息。
总结而言，对于一台具有2n对极主磁钢无刷直流电机，强制驱动电机旋转一周，采集三相霍尔状态，如果采集到12n个霍尔状态，则认为无刷直流电机正常无缺陷，如果只采集到6n个霍尔状态，则认为无刷直流电机存在主磁钢2n对极，激磁磁钢为n对极的缺陷，继而采用以下方式进行处理。
2、转子位置检测设计
对于经过上述分析得到的存在主磁钢2n对极，激磁磁钢n对极缺陷的电机，由于电机生产加工复杂、周期长，因此本发明在不改变现有电机的条件下，通过增加3路霍尔传感器位置检测信号的设计来实现电机转子位置信号的全面检测。
图3是本申请设计6路霍尔传感器安装框图，在原有3路霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C的基础上增加3路霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+。霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C两两间隔120°安装，霍尔传感器A+与霍尔传感器A间隔90°/n安装，同样，霍尔传感器B+与霍尔传感器B、霍尔传感器C+与霍尔传感器C也间隔90°/n安装，本实施例中，4对极主磁钢中n＝2，因此霍尔传感器A+与霍尔传感器A、霍尔传感器B+与霍尔传感器B、霍尔传感器C+与霍尔传感器C也间隔45°安装；而霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+两两间隔120°。
图4是6路霍尔逻辑状态图，霍尔传感器A+信号与霍尔传感器A信号进行异或，输出信号为A综合信号，霍尔传感器B+信号与霍尔传感器B信号进行异或，输出信号为B综合信号,霍尔传感器C+信号与霍尔传感器C信号进行异或，输出信号为C综合信号，A、B、C综合信号作为最终的3路霍尔信号输出至控制器，作为电机转子位置检测、转速计算的输入信号，实现电机转子位置信号的全面检测。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种适用于无刷直流电机的转子位置检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：检测无刷直流电机是否存在主磁钢为2n对极，而激磁磁钢为n对极的缺陷，若不存在所述缺陷，则采用霍尔传感器直接得到转子的位置；若存在，则进入步骤2；
步骤2：在原有3路霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C的基础上增加3路霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+；其中霍尔传感器A、霍尔传感器B与霍尔传感器C两两间隔120°安装，霍尔传感器A+与霍尔传感器A间隔90°/n安装，霍尔传感器B+与霍尔传感器B、霍尔传感器C+与霍尔传感器C也间隔90°/n安装；霍尔传感器A+、霍尔传感器B+与霍尔传感器C+两两间隔120°；
步骤3：将霍尔传感器A+信号与霍尔传感器A信号进行异或，输出信号为A综合信号；霍尔传感器B+信号与霍尔传感器B信号进行异或，输出信号为B综合信号；霍尔传感器C+信号与霍尔传感器C信号进行异或，输出信号为C综合信号；将A、B、C综合信号作为最终的3路霍尔信号输出，作为电机转子位置检测、转速计算的输入信号。
2.根据权利要求1所述一种适用于无刷直流电机的转子位置检测方法，其特征在于：
步骤1检测无刷直流电机是否存在主磁钢为2n对极，而激磁磁钢为n对极的缺陷的过程为：
对于2n对极主磁钢的无刷直流电机，强制驱动电机旋转一周，采集三相霍尔状态，如果采集到12n个霍尔状态，则认为无刷直流电机正常，如果只采集到6n个霍尔状态，则认为无刷直流电机存在主磁钢为2n对极，激磁磁钢为n对极的缺陷。
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