调节角度的系统的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种调节角度的系统。

背景技术：

直流电机是伴随着半导体电子技术发展而出现的新型机电一体化电机，是现代电子技术、控制理论以及电机技术相结合的产物。由于直流电机具有控制性能好、调速范围广、起动转矩大、低速性能好、运行平稳以及效率高等优点，直流电机从工业领域至民用领域均得到了广泛的应用。

然而，普通的直流电机的电能是通过电机的电刷和换向器进入到电枢绕组中，并与定子磁场相互作用从而产生转矩。由于普通的直流电机具有电接触部件，电刷和换向器，而电接触部件之间可能存在接触不良等问题，由此，对电机的运行造成了一定的影响。

为解决上述问题，在现有技术中，由于永磁无刷直流电机与普通的直流有刷电机相似，具有效率高、起动性能良好和调速性能良好等优点，永磁无刷直流电机取代了普通的直流电机。另外，由于永磁无刷直流电机取消了电刷和换向器间的滑动接触，因此，永磁无刷直流电机还具有寿命长、可靠性高、噪声低、可用于防爆场所等优点，其在各行各业中得到了广泛的应用。而电机的转子位置是控制BLDCM(Brushless Direct Current Motor，即无刷直流电机)所需要的重要信号。霍尔传感器具有便宜、可靠、安装简便等优点，霍尔传感器的安装位置对永磁无刷直流电机的运行性能具有很大的影响。其中，霍尔传感器的安装位置通常为霍尔传感器在永磁无刷直流电机的控制板上的角度偏移量。而现有技术无法准确调节霍尔传感器的角度偏移量以使永磁无刷直流电机的效率最优。

针对上述现有技术中由于无法对霍尔传感器的角度偏移量进行调整，导致电机效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种调节角度的系统，以至少解决现有技术中由于无法对霍尔传感器的角度偏移量进行调整，导致电机效率低的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种调节角度的系统，包括：电机；霍尔传感器，与电机连接，用于电机转动时产生霍尔信号；处理单元，与霍尔传感器连接，用于根据霍尔信号调节霍尔传感器在电机上的角度偏移量。

在本实用新型实施例中，采用调节霍尔传感器的角度偏移量的方式，通过与电机连接的霍尔传感器在电机转动时，产生霍尔信号，与霍尔传感器连接的处理单元根据霍尔信号调节霍尔传感器在角度范文内移动的角度偏移量。其中，霍尔传感器在角度范围内移动，达到了准确调节霍尔传感器的角度偏移量的目的，从而实现了提高电机效率的技术效果，进而解决了现有技术中由于无法对霍尔传感器的角度偏移量进行调整，导致电机效率低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种调节角度的系统结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种可选的处理单元的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的处理单元的结构示意图；

图4(a)是根据本实用新型实施例的一种可选的反电动势与相电流的波形示意图；

图4(b)是根据本实用新型实施例的一种可选的反电动势与相电流的波形示意图；以及

图5是根据本实用新型实施例的一种可选的电机控制板的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型实施例，还提供了一种调节角度的系统实施例，其中，图1是根据本实用新型实施例的调节角度的系统结构示意图，如图1所示，该系统包括：电机301、霍尔传感器303以及处理单元305。

其中，霍尔传感器303，与电机连接，用于在电机转动时，产生霍尔信号，其中，霍尔传感器在角度范围内移动；处理单元305，与霍尔传感器连接，用于根据霍尔信号调节霍尔传感器在角度范围内移动的角度偏移量。

需要说明的是，上述电机可以为但不限于永磁无刷直流电机。在电机转动时，霍尔传感器会产生霍尔信号，此时，电机的效率可能并不是最优的。为了使电机的效率达到最优，需要调整霍尔传感器在电机控制板上的角度。上述角度范围可以为但不限于0～130°的角度范围。

此外，还需要说明的是，电机的效率满足如下公式：

其中，η为电机效率，Po为电机的输出功率，Pi为电机的输入功率。在上述角度范围内，存在可使得电机效率达到最优的霍尔传感器的最优角度，该最优角度与初始角度的差值即为霍尔传感器的角度偏移量。另外，使霍尔传感器在角度范围内移动，可准确、快速的确定霍尔传感器的角度偏移量。

在一种可选的实施例中，霍尔传感器可偏移的电气角度范围为0-60°，对应的机械角度为15°，即霍尔传感器的最大的电角度偏移量为60°，霍尔传感器的最大的机械角度偏移量为15°，其中，在与电机转动方向相同的方向上偏移15°或在与电机转动方向相同或相反的两个方向上同时偏移7.5°。为了准确确定15°的机械角度，可在电机控制板上霍尔传感器所在的半径上开设角度为130°的开槽，霍尔传感器可在130°的开槽上移动，当电机运转时，工作人员可根据示波器和/或功率测试仪来确定霍尔传感器的每个偏移角度所对应的电机效率，同时记录下霍尔传感器所对应的角度偏移量以及电机相电压和相电流的角度位移，以记录不同角度偏移量下的电机效率。进而电机效率达到最大时所对应的霍尔传感器的角度偏移量，即为电机效率最优时所对应的角度偏移量。

此外，还需要说明的是，当电机的效率达到预设阈值时，确定电机的效率最优。另外，根据电机效率最优时所对应的角度偏移量可确定电机的相电压所对应的电阻值，进而根据电阻值确定电机的相电压，使电机的相电压提前一个角度，从而电机的相电压与电机的反电动势相匹配，进而电机的效率最优。

由上可知，通过与电机连接的霍尔传感器在电机转动时，产生霍尔信号，与霍尔传感器连接的处理单元根据霍尔信号调节霍尔传感器在角度范文内移动的角度偏移量。其中，霍尔传感器在角度范围内移动。

容易注意到的是，由于霍尔传感器在电机上的位置并不是固定的，即在霍尔传感器的初始位置的基础上，在预设角度范围内对霍尔传感器的角度偏移量进行调节，进而在电机转动时，能够使得电机效率最优。另外，在预设角度范围内移动霍尔传感器，即缩小了霍尔传感器的调节范围，进而可快速、准确地确定霍尔传感器在电机上的角度偏移量，加快了确定霍尔传感器的角度偏移量的处理过程，提高了调节霍尔传感器的角度偏移量的效率。

由上述内容可知，本申请所提供的实施例可以达到准确调节霍尔传感器的角度偏移量的目的，从而实现了提高电机效率的技术效果，进而解决了现有技术中由于无法对霍尔传感器的角度偏移量进行调整，导致电机效率低的技术问题。

在一种可选的实施例中，处理单元包括：角度检测器、向量调变模块元件信号发生器。其中，角度检测器501，用于产生与电机的转子相对应的第一信号；向量调变模块503，与角度检测器连接，用于调变第一信号生成第二信号；信号发生器505，与向量调变模块以及霍尔传感器连接，用于根据第二信号以及霍尔信号生成第三信号。

需要说明的是，信号发生器可以为但不限于正弦波PWM(Pulse Width Modulation，即宽度调制技术)信号发生器。

在一种可选的实施例中，图2示出了一种可选的处理单元的结构示意图，其中，501为角度检测器，503为向量调变模块，505为信号发生器。由图2可知，角度检测器与向量调变模块连接，向量调变模块与信号发生器连接，同时，信号发生器还与霍尔传感器连接。具体的，向量调变模块根据来自角度检测器的角度输出第一信号，其中，第一信号包括A、B和C三个信号。向量调变模块接收第一信号，并对第一信号进行调变，生成第二信号，其中，第二信号包括PU、PV和PW三个角度信号。信号发生器将第二信号与PWM三角波信号进行比对，生成U、X、V、Y、W、Z六路脉冲信号，如图3所示的生成PWM波形的原理示意图。

在另一种可选的实施例中，如图4(a)所示的一种可选的反电动势与相电流的波形示意图。由于电机的定子绕组的电感特性，实际流入三相线圈的正弦波电流将落后三相输入电压Δθ(例如60°)，即电机转子的相电压V1和相电流C1落后电机转子的反电动势BE的角度为Δθ，从而使得正弦波的相电流C1无法与反电动势同相，以致于电机的效率无法达到最优。而通过霍尔信号HR对霍尔传感器在电机控制板上的角度偏移量进行调节，可使的反电动势与正弦波的相电流C1同相，进而使得电机效率达到最优。其中，图4(b)示出了一种可选的反电动势与相电流同相的波形示意图，由图4(b)可知，在电机效率最优时，反电动势BE与相电流C1同相。

在一种可选的实施例中，上述电机为直流无刷电机，其中，上述直流无刷电机包括：电机控制板和支架。其中，支架，与霍尔传感器连接，用于将霍尔传感器固定在电机控制板上。而电机控制板上具有开槽，其中，开槽所对应的半径为霍尔传感器在电机控制板上的半径。

具体的，图5示出了一种可选的电机控制板的结构示意图。在图5中，在电机控制板B上设置由一个开槽C，开槽C的角度为130度，三个霍尔传感器A1、A2和A3可在开槽C上移动。当霍尔传感器在开槽上移动时，电机的效率将发生变化。由此，可通过调节霍尔传感器的角度偏移量来使电机的效率大于等于预设阈值，即电机的效率最优。

在另一种可选的实施例中，支架具有多个插槽，其中，每个插槽与电机控制板上的角度相对应。而霍尔传感器安装在多个插槽的插槽中，其中，处理单元调节霍尔传感器在支架上的位置以使电机的效率大于等于预设阈值。

具体的，三个霍尔传感器在支架上所对应的角度分别为α、β、γ，而在三个霍尔传感器所在的位置两侧分别是由预设个数的插槽，霍尔传感器可直接安装在该插槽上，例如，在三个霍尔传感器所在位置的两侧各设置一个插槽，其中，α插槽所对应的两个插槽的角度分别为α1和α2，β插槽所对应的两个插槽的角度分别为β1和β2，γ插槽所对应的两个插槽的角度分别为γ1和γ2。可在调节霍尔传感器的角度偏移量时，可将三个霍尔传感器分别安装在α1、α2、β1、β2、γ1和γ2所对应的插槽中，其中，电机效率最优时所对应的角度组合即为霍尔传感器在电机控制板上的最优角度，进而根据最优角度以及初始角度，可确定每个霍尔传感器的角度偏移量。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。