用於電動工具的無刷電機控制電路的製作方法
2023-08-07 07:33:41
本實用新型涉及電動工具領域，特別涉及一種用在電動工具上的無刷電機控制電路。
背景技術：
由於直流無刷電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點，因此在電動工具領域得到了特別廣泛的應用。電動工具的電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內裝有霍爾傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產生連續轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等等。
三相定子繞組分別與電子開關線路中相應的功率開關器件聯結，三相繞組分別與功率開關管相接。霍爾傳感器的跟蹤轉子與電動機轉軸相聯結。當定子繞組的某一相通電時，該電流與轉子永久磁鋼的磁極所產生的磁場相互作用而產生轉矩，驅動轉子旋轉，再由霍爾傳感器將轉子磁鋼位置變換成電信號，去控制電子開關線路，從而使定子各相繞組按一定次序導通，定子相電流隨轉子位置的變化而按一定的次序換相。
傳統電動工具的控制方式為：由3個霍爾傳感器為控制器提供換向信號，每60度電角度，有一個霍爾狀態發生變化，通知控制器改變通電相序。這種控制方式的缺點是：三個霍爾元件以及對應的線路板及定位裝置需要額外的成本，而且如果機械定位不精確，還會造成換向誤差。再有霍爾傳感器很容易損壞，可靠性比較差，尤其在電動工具極其惡劣的應用場合中，會對霍爾傳感器提出了更大的挑戰。
技術實現要素：
鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種無需使用霍爾元件，而是通過檢測反電勢來控制電動機上無刷電機工作的控制電路。
為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種用於電動工具的無刷電機控制電路，包括無刷電機、逆變橋整流電路、控制器和驅動器，所述控制器與所述驅動器連接，所述驅動器通過逆變橋整流電路與所述無刷電機的三相繞組連接，其特徵在於：其還包括一比較器，所述比較器包括一負向輸入端和三個正向輸入端，所述無刷電機的三相繞組分別與一分壓電路連接，三個分壓電路的輸出端分別與所述比較器的三個正向輸入端連接，三個分壓電路的輸出端分別通過第一電阻與所述比較器的負向輸入端連接，所述比較器與所述控制器連接，所述控制器控制所述比較器使三個正向輸入端其中的一相與所述負向輸入端的輸入信號進行比較。
優選地，所述分壓電路包括相互串聯的第二電阻和第三電阻，所述第二電阻與所述無刷電機的繞組連接，所述第三電阻接地。
優選地，所述比較器與所述控制器集成為一體結構。
優選地，該無刷電機控制電路還包括用於給控制器供電的5V電源，以及給逆變橋整流電路供電的15V電源。
如上所述，本實用新型的電動工具的無刷電機控制電路具有以下有益效果：該無刷電機控制電路的三相繞組分別與三個第一電阻連接構建三相繞組的中性點並與比較器的負向輸入端連接，同時通過控制器可控制比較器的三個正向輸入端分別與負向輸入端電壓進行比較，進而檢測出反電勢的過零點，然後由控制器控制驅動器延時一段時間後再進行換向，這樣可避免換向點與電機反電勢過零點重合，根據電機弱磁效應可有效提高轉速和效率，進而可有效提高電工工具的質量。
附圖說明
圖1顯示為本實用新型實施例的電路圖。
元件標號說明
1、逆變橋整流電路；2、控制器；3、驅動器；4、15V電源；5、5V電源；R1、第一電阻；R2、第二電阻；R3、第三電阻。
具體實施方式
以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
請參閱圖1。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的範疇。
如圖1所示，本實用新型提供一種用於電動工具的無刷電機控制電路，其主要包括無刷電機、逆變橋整流電路1、控制器2和驅動器3幾部分，控制器2與驅動器3連接，驅動器3通過逆變橋整流電路1與無刷電機的三相繞組連接。該電路還包括用於給控制器供電的5V電源，以及給逆變橋整流電路供電的15V電源。該電路在工作時，控制器2發送控制信號給驅動器3，驅動器3根據控制器2發送的控制信號控制逆變橋整流電路1工作，實現無刷電機的旋轉，上述逆變橋整流電路1為現有技術，故在此不再詳細描述。
該電路與現有電路的不同之處在於，電路中還包括一比較器，比較器包括一負向輸入端和三個正向輸入端，無刷電機的三相繞組U、V、W分別與一分壓電路連接，三個分壓電路的輸出端分別與比較器的三個正向輸入端連接，三個分壓電路的輸出端分別通過第一電阻R1與比較器的負向輸入端連接。作為一種具體實施方式，上述分壓電路包括相互串聯的第二電阻R2和第三電阻R3，第二電阻的一端作為分壓電路的輸出端與無刷電機的繞組連接，第三電阻R3接地。
比較器與控制器連接，控制器2可控制比較器使其三個正向輸入端其中的一相與負向輸入端的輸入信號進行比較。作為一種優選方式，可將比較器與控制器2集成為一體結構，也就是選擇一種帶比較器的控制器晶片（如帶比較器的單片機），這樣可使電路結構更加的緊湊。
該無刷電機控制電路的三相繞組分別與三個第一電阻連接構建三相繞組的中性點並與比較器的負向輸入端連接，同時通過控制器可控制比較器的三個正向輸入端分別與負向輸入端電壓進行比較（檢測那一相時就通過單片機控制連接那一相）進而檢測出該相反電勢的過零點，然後由控制器控制驅動器延時一段時間後再進行換向，這樣可避免換向點與電機反電勢過零點重合，根據電機弱磁效應可有效提高轉速和效率，進而可有效提高電工工具的質量。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。