阅读说明：本技术 具有光传感控制器的永磁无刷直流电机 (Permanent magnet brushless DC motor with photo-sensing controller ) 是由 罗杰 于 2020-05-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了具有光传感控制器的永磁无刷直流电机,包括一端为封闭端、另一端为敞口端的外壳,敞口端中部设有安装孔,外壳通过安装口设置有转轴,转轴一端位于外壳的封闭端、另一端位于外壳外部,且转轴中心线与外壳中心线重合；所述外壳内部设置靠近封闭端的光传感控制器和靠近敞口端的驱动组件,其中光传感控制器包括N层依次放置的转子盘,N为大于等于3的奇数；转子盘固定连接在转轴上,可随转轴的自转而同速度转动,任意两个相邻转子盘之间形成转子区间,且位于转子区间的转轴上设置一字激光头、且转子区间的边缘处均匀设置遮挡板、任意两个相邻遮挡板之间的留有空隙作为透光口；所述一字激光头的激光脉冲发送范围为360°。(The invention discloses a permanent magnet brushless direct current motor with an optical sensing controller, which comprises a shell, wherein one end of the shell is a closed end, the other end of the shell is an open end, the middle part of the open end is provided with a mounting hole, the shell is provided with a rotating shaft through a mounting hole, one end of the rotating shaft is positioned at the closed end of the shell, the other end of the rotating shaft is positioned outside the shell, and the central line of the rotating shaft is superposed with the central; the inside of the shell is provided with a light sensing controller close to the closed end and a driving assembly close to the open end, wherein the light sensing controller comprises N layers of rotor disks which are sequentially placed, and N is an odd number which is more than or equal to 3; the rotor disks are fixedly connected to the rotating shaft and can rotate at the same speed along with the rotation of the rotating shaft, a rotor interval is formed between any two adjacent rotor disks, a linear laser head is arranged on the rotating shaft positioned in the rotor interval, shielding plates are uniformly arranged at the edge of the rotor interval, and a gap reserved between any two adjacent shielding plates is used as a light transmitting opening; the laser pulse transmission range of the linear laser head is 360 degrees.)

具有光传感控制器的永磁无刷直流电机

技术领域

本发明属于电机领域，涉及具有光传感控制器的永磁无刷直流电机。

背景技术

目前电动汽车常用的电机包括永磁直流有刷电机、永磁直流无刷电机、交流感应异步电机、开关磁阻电机，以上都具备电子控制设备、微机控制技术，在霍尔电机的两个永磁体有间隔情况下，霍尔传感器处于两个水磁体中间时容易被干扰，要磁极快接近霍尔时才会有信号，这导至电机磁能的利用空间较小。霍尔电机的三组线圈中，有两组导通时，有组是断开的，这样就会影响电动机的转速和扭矩。

所以为了降低电机成本、提高工作性能，电机控制器便成为电动汽车成本和技术的突破方向之一。

发明内容

本发明的目的在于：提供了具有光传感控制器的永磁无刷直流电机，具有激光传感器的脉冲信号直接控制电子换向器，延时小等特点，解决了传统的无刷电机需要将传感器信号转换成数字信号再经过单片机处理反馈才能控制电子换向器的问题。

本发明采用的技术方案如下：

具有光传感控制器的永磁无刷直流电机，包括一端为封闭端、另一端为敞口端的外壳，敞口端中部设有安装孔，外壳通过安装口设置有转轴，转轴一端位于外壳的封闭端、另一端位于外壳外部，且转轴中心线与外壳中心线重合；所述外壳内部设置靠近封闭端的光传感控制器和靠近敞口端的驱动组件，其中

光传感控制器包括N层依次放置的转子盘，N为大于等于3的奇数；转子盘固定连接在转轴上，可随转轴的自转而同速度转动，任意两个相邻转子盘之间形成转子区间，且位于转子区间的转轴上设置一字激光头、且转子区间的边缘处均匀设置遮挡板、任意两个相邻遮挡板之间的留有空隙作为透光口；所述一字激光头的激光脉冲发送范围为360°，形成的激光脉冲发射层与转子盘平行；一字激光头通过透光口发出激光脉冲信号，激光接收器组件接收激光脉冲信号发送至电子换向器组件，激光接收器组件位于转子盘的一侧，由激光接收器竖直排列组成，激光接收器的数量为N-1个，一个激光接收器对应一个转子区间；

驱动组件包括由多个电子换向器组成的电子换向器组件，电子换向器输入端连接激光接收器的OUT引脚，电子换向器的输出端包括OUT-A引脚、OUT-B引脚，两个输出端分别连接线圈组件的首尾两端，驱动组件包括表面设置有永磁铁的转子盘、

当永磁铁贴片式设置在转子盘一侧时；驱动组件包括一层转子盘和一层定子盘，且定子盘在靠近永磁铁一侧均匀线圈件；或当永磁铁嵌入式设置在转子盘上，永磁铁N级位于转子盘一侧，永磁铁S级位于转子盘另一侧时，驱动组件包括一层转子盘和两层定子盘，且两个定子盘均在靠近永磁铁一侧均匀线圈件；

驱动组件中定子盘与外壳内壁连接，中间预留转轴可贯穿通过的小孔，转子盘固定连接在转轴上；所述永磁铁数量至少为X，X为大于等于2的自然数。

优选地，所述线圈组件包括倾斜设置在定子盘上，倾斜角度为10-80°；定子盘上顺时针倾斜放置为线圈a、逆时针倾斜放置为线圈b。

优选地，所述线圈组件包括线圈a或线圈b时，每层透光口数量为2，透光口以转轴为圆心形成透光角度Q，Q＝360°/{X*(N-1)}；各层透光口所在同侧圆弧边缘线，朝同一方向投射到一个平面中，形成一个虚拟圆形，且圆弧边缘线无重叠段，仅端点重合。

优选地，所述线圈组件包括顺时针倾斜放置为线圈a和逆时针倾斜放置为线圈b，倾斜角度为10-80°；所述线圈线圈a和线圈b一端连接，在定子盘上形成V型或∧型的圈组件。

优选地，所述圈组件为V型或∧型时，每层透光口数量为4，透光口以转轴为圆心形成透光角度Q，Q＝360°/{X*(N-1)*2}；各层透光口所在同侧圆弧边缘线，朝同一方向投射到一个平面中，形成一个虚拟圆形，且圆弧边缘线无重叠段，仅端点重合。

优选地，所述倾斜角度为45°

优选地，所述转轴位于外壳内的端头设置无线充电接收模块，与连接在外壳内壁的无线充电发送模块匹配，无线充电发送模块和激光接收器组件连接一号电源，电子换向器组件连接二号电源。

优选地，所述定子盘通过定子连接件设置在外壳内壁。

优选地，所述电子换向器采用BED01-20V3A。

优选地，所述激光接收器采用SUK-L2010。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明中具有光传感控制器的永磁无刷直流电机，即使光传感处于两个永磁体中间时，也能接收到光波信号，使线圈导通继续做工。

2.本发明中光传感控制器的每一个线圈组单独控制，线圈组电流的传输方向可灵活转换，灵活性极高；比传统无刷电机串联的线圈发热量更小。

3.本发明中光传感控制器的一字激光头发送激光脉冲信号到激光接收器，激光接收器属于光波信号控制器的分类，具有信号稳定，精确度高等特点，还具有防干扰和响应速度快等优势。

4.本发明中光传感控制器的线圈组件为V型或∧型时，使得线圈组的吸引范围增大的同时，具有更强的相吸或相斥力度。

5.本发明中光传感控制器的线圈组件采用线圈a(71)或线圈b(72)时，使得线圈组的吸引范围增大。

6.本发明中光传感控制器的透光口以转轴为圆心形成透光角度Q，Q＝360°/{X*(N-1)*2}；各层透光口所在同侧圆弧边缘线，朝同一方向投射到一个平面中，形成一个虚拟圆形，且圆弧边缘线无重叠段，仅端点重合，代表连续不重复且不间断的工作，一个转轴转动一圈，所有的透光口均经过激光接收器组件，完成一个周期的工作。

7.光传感控制器断开不做功的时间加起来更少。因此在同样数量的永磁体、同样数量的线圈、同样功率、同样负载的情况下，光传感电动机的转速更高、扭矩更大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明三层转子盘结构示意图；

图3是本发明五层转子盘结构示意图；

图4是本发明第一种线圈布局状态的局部放大图；

图5是本发明第二种线圈布局状态的局部放大图；

图6是本发明第三种线圈布局状态的局部放大图；

图7是本发明的流程示意图；

图8是本发明具体实施例中的电路连接图。；

图中标记：1-外壳、2-转轴、3-定子盘、4-定子盘连接件、5-电子换向器组件、6-激光接收器组件、7-线圈组件、8-永磁铁、9-一字激光头、10-无线充电接收模块、11-无线充电发送模块、12-转子盘、71-线圈a、72-线圈b、81-永磁铁N级、82-永磁铁S级。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定查找实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

如图1和图7所示，本发明较佳实施例提供的具有光传感控制器的永磁无刷直流电机包括一端为封闭端、另一端为敞口端的外壳1，敞口端中部设有安装孔，外壳1通过安装口设置有转轴2，转轴2一端位于外壳1的封闭端、另一端位于外壳1外部，且转轴2中心线与外壳1中心线重合；所述外壳1内部设置靠近封闭端的光传感控制器和靠近敞口端的驱动组件，

其中光传感控制器包括N层依次放置的转子盘12，N为大于等于3的奇数；转子盘12固定连接在转轴2上，可随转轴2的自转而同速度转动，任意两个相邻转子盘12之间形成转子区间，且位于转子区间的转轴上设置一字激光头9、且转子区间的边缘处均匀设置遮挡板、任意两个相邻遮挡板之间的留有空隙作为透光口；所述一字激光头9的激光脉冲发送范围为360°，形成的激光脉冲发射层与转子盘12平行；一字激光头9通过透光口发出激光脉冲信号，激光接收器组件6接收激光脉冲信号发送至电子换向器组件5，激光接收器组件6位于转子盘12的一侧，由激光接收器竖直排列组成，激光接收器的数量为N-1个，一个激光接收器对应一个转子区间；

使用时，驱动组件包括由多个电子换向器组成的电子换向器组件5，电子换向器输入端连接激光接收器的OUT引脚，电子换向器的输出端包括OUT-A引脚、OUT-B引脚，两个输出端分别连接线圈组件7的首尾两端，驱动组件包括表面设置有永磁铁8的转子盘12、当永磁铁8贴片式设置在转子盘12一侧时；驱动组件包括一层转子盘12和一层定子盘3，且定子盘3在靠近永磁铁8一侧均匀线圈件7；或当永磁铁8嵌入式设置在转子盘12上，永磁铁N级81位于转子盘12一侧，永磁铁S级82位于转子盘12另一侧时，驱动组件包括一层转子盘12和两层定子盘3，且两个定子盘3均在靠近永磁铁8一侧均匀线圈件7；驱动组件中定子盘3与外壳内壁连接，中间预留转轴2可贯穿通过的小孔，转子盘12固定连接在转轴2上；所述永磁铁8数量至少为X，X为大于等于2的自然数。

本发明保护的是一字激光头发送脉冲信号，通过电子换向器控制线圈电流，来带动永磁铁8，从而实现转轴转动；把单层放置线圈组和双层放置线圈组一起保护，根据实际的市场应用来选择，其中每个转子区间内的一字激光头9不做数量限制，一字激光头整体的辐射范围能满足360°即可。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，线圈布局状态的局部放大图做以下几种说明：

如图4-6所示，线圈组件7包括倾斜设置在定子盘3上，倾斜角度为10-80°；定子盘3上顺时针倾斜放置为线圈a71、逆时针倾斜放置为线圈b72。线圈组7有角度，对于单个线圈组7这样可以更好地扩大吸引范围，但是吸引力有所降低，对于组成的V型或者∧型，在扩大范围的同时，增加吸引力度和排斥力度，提高最后的转速。

优选地，所述线圈组件7包括顺时针倾斜放置为线圈a71和逆时针倾斜放置为线圈b72，倾斜角度为10-80°；所述线圈线圈a71和线圈b72一端连接，在定子盘3上形成V型或∧型的圈组件7。使得线圈组7的吸引范围增大的同时，具有更强的相吸或相斥力度。

本发明其中每个转子区间内的一字激光头9不做数量限制，一字激光头整体的辐射范围能满足每层透光口均有激光脉冲信号射出即可，相比实施例1进一步节约成本。

整体采用的原理是线圈组7通过通电的方向改变线圈的磁级，通过2个磁极,其中一个产生zd磁场,另外一个看成是一个通电线圈(磁铁的磁性是分子电流形成的),就像电动机一样.这里要用到安培力F＝BIL，B-线圈所在的位置的磁感应场强度；I-导线中通过的电流；L-通电导线的长度。

然后判断是受吸引力权还是排斥力就可以，这属于高中物理学习的内容,因此本方案不做赘述。

实施例三

本实施例在实施例二的基础上，对透光口做一下说明：

如图2-3所示，优选地，所述圈组件7为V型或∧型时，每层透光口数量为4，透光口以转轴为圆心形成透光角度Q，Q＝360°/{X*N-1*2}；各层透光口所在同侧圆弧边缘线，朝同一方向投射到一个平面中，形成一个虚拟圆形，且圆弧边缘线无重叠段，仅端点重合，表示连续不重复且不间断的工作，一个转轴2转动一圈，所有的透光口均经过激光接收器组件，完成一个周期的工作。

实施例四

本实施例在实施例三的基础上，对供电做一下说明：

优选地，所述转轴2位于外壳1内的端头设置无线充电接收模块10，与连接在外壳1内壁的无线充电发送模块11匹配，无线充电发送模块11和激光接收器组件6连接一号电源，电子换向器组件5连接二号电源。优选地，所述定子盘3通过定子连接件4设置在外壳内壁。

实施例五

本实施例在实施例四的基础上，对模型阶段的激光接收器和电子换向器选用型号做一下说明：

如图8所示，优选地，所述电子换向器采用BED01-20V3A。优选地，所述激光接收器采用SUK-L2010。市面上目前8毫米的一字激光头9，最大线长发射角度为160度，因为覆盖360°的，需要三个一字激光头9。

上述激光接收器、电子换向器和一字激光头9均为现有产品，可直接购买，因此不对原理做赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。