本实用新型实施例涉及电子技术领域，特别涉及一种无刷直流电机。
背景技术：
目前，无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor，简称“BLCD”)，克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。无刷直流电机的实质是直流电源输入，采用电子逆变器将直流电转换为交流电，有转子位置反馈的三相交流永磁同步电机。无刷直流电机在家电、机器人、电动车等领域获得了广泛的应用。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：无刷直流电机从完全静止的状态启动时，驱动器中的首先导通的功率开关管受到的电流冲击大，而目前的无刷直流驱动电机的驱动器在启动过程中，往往首次导通固定位置的功率开关管，在长时间使用后，该固定位置的功率开关管的性能下降的速度将快于其他功率开关管，导致固定位置的功率开关管与其他功率开关管的性能不同，影响无刷直流电机的性能，同时，由于长时间的导通固定位置的功率开关管，造成固定位置的功率开关管的损坏概率大大高于其他的功率开关管，缩短了无刷直流电机的使用寿命。
技术实现要素：
本实用新型实施方式的目的在于提供一种无刷直流电机，延长各功率开关管的使用寿命，增强无刷直流电机的使用寿命。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种无刷直流电机，包括：电机本体、驱动控制单元和包含N个功率开关管组合的逆变单元，N为大于2的整数；电机本体与逆变单元电连接；驱动控制单元分别与N个功率开关管组合连接，在该逆变单元启动时，用于记录N个功率开关管组合首次导通的导通信息，并根据导通信息控制N个功率开关管组合的首次导通。
本实用新型实施方式相对于现有技术而言，由于驱动控制单元分别与N个功率开关管组合连接，通过连接关系可以在逆变单元启动时快速记录N个功率开关管组合首次导通的导通信息，在逆变单元启动时，驱动控制单元根据记录的导通信息可以确定首次待导通的功率开关管组合，从而控制N个功率开关管组合的首次导通，避免了逆变单元在启动时，首次导通固定位置的功率开关管组合，从而平衡了各个功率开关管组合的首次导通的导通次数，使得N个功率开关管组合中的功率开关管的性能差距减小，提高了逆变单元的整体性能，增强了无刷直流电机的使用寿命。
另外，导通信息包括：每个功率开关管组合首次导通的位置信息以及每个功率开关管组合首次导通的导通标识。导通信息中包括功率开关管的首次导通的位置信息和首次导通的导通标识，可以在逆变单元启动时，快速确定首次待导通的功率开关管组合。
另外，导通标识用于指示在逆变单元启动时功率开关管组合是否首次导通，驱动控制单元具体用于：在逆变单元接收启动指令的情况下，按照N个功率开关管组合的预设导通顺序，检测每一个功率开关管组合的导通标识是否指示首次导通，若是，则检测下一组功率开关管组合，否则，首次导通当前检测的功率开关管组合。驱动单元按照预设导通顺序，检测每一个功率开关管组合是否指示首次导通，避免出现对N个功率开关管组合漏检的情况，同时，可以快速确定出首次待导通的功率开关管组合，增强逆变单元的启动速度。
另外，导通标识用于标记功率开关管组合首次导通的导通次数，驱动控制单元具体用于：在逆变单元接收启动指令的情况下，按照N个功率开关管组合的预设导通顺序，检测每一个功率开关管组合的导通标识所标记的导通次数；根据N个功率开关管组合的导通次数和预设导通顺序，确定首次待导通的功率开关管组合，并导通确定的首次待导通的功率开关管组合。驱动单元按照预设导通顺序，检测每一个功率开关管组合的首次导通的导通次数，避免出现对N个功率开关管组合漏检的情况，同时，通过导通次数，可以快速准确的确定出首次待导通的功率开关管组合。
另外，驱动控制单元还用于：存储N个功率开关管组合的预设导通顺序。使得可以灵活的设置预设导通顺序。
另外，逆变单元为包括3个桥臂的三相全桥式逆变单元，每个桥臂由多个功率开关管并联构成，3个桥臂的中间节点分别与电机本体的三相接口电连接，其中，每个功率开关管组合包含的功率开关管分别属于不同的桥臂。
另外，无刷直流电机还包括：位置传感器；位置传感器设置在电机主体上，分别与电机主体和驱动控制单元连接，用于检测N个功率开关管组合首次导通的位置信息。通过位置传感器可以快速准确的确定N个功率开关管组合的首次导通情况。
另外，功率开关管为金属氧化物半导体场效应晶体管。功率开关管为金属氧化物半导体场效应晶体管便于驱动控制单元的控制。
另外，N为6，且每一个功率开关管组合中包含2个功率开关管，其中，驱动控制单元与每一个功率开关管电连接。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本实用新型第一实施方式中提供的一种无刷直流电机的内部连接示意图；
图2是根据本实用新型第一实施方式中提供的一种无刷直流电机的具体的电路连接示意图；
图3是根据本实用新型第一实施方式中提供的一种无刷直流电机的驱动控制单元的结构示意图；
图4是根据本实用新型第二实施方式中提供的一种无刷直流电机的驱动控制单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本实用新型的第一实施方式涉及一种无刷直流电机。该无刷直流电机，包括：电机本体101、驱动控制单元102和包含N个功率开关管组合的逆变单元103，N为大于2的整数。图1为该无刷直流电机内部的连接示意图。
电机本体101与逆变单元103电连接；驱动控制单元102分别与N个功率开关管组合连接，在逆变单元103启动时，用于记录N个功率开关管组合首次导通的导通信息，并在逆变单元103启动时，根据导通信息控制N个功率开关管组合的首次导通。
具体的说，每一个功率开关管组合中可以包含多个功率开关管，且组合的方式根据实际电路需要确定，例如，每一个功率开关管组合中可以包含2个功率开关管，还可以包含4个功率开关管。其中，6个功率开关管组合中存在重复位置的功率开关管，例如，假设有6个功率开关管，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，有6个功率开关管组合，且每个功率开关管组合中包含2个功率开关管，则构成的6个功率开关管组合可以为：Q1和Q6、Q2和Q6、Q2和Q4、Q3和Q4、Q3和Q5、Q1和Q5。当然，N的取值可以是3、4、5等。本实施方式中，N为6，且每一个功率开关管组合中包含2个功率开关管，其中，驱动控制单元102与每一个功率开关管电连接。例如，假设有6个功率开关管组合，Q1和Q6、Q2和Q6、Q2和Q4、Q3和Q4、Q3和Q5、Q1和Q5，则6个功率开关管组合中包含了6个不同位置的功率开关管，分别为：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，则驱动控制单元102分别与Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6电连接。
一个具体的实施方式中，逆变单元103为包括3个桥臂的三相全桥式逆变单元，每个桥臂由多个功率开关管并联构成，3个桥臂的中间节点分别与电机本体101的三相接口电连接，其中，每个功率开关管组合包含的功率开关管分别属于不同的桥臂。具体的电路连接图如图2中所示。
具体的说，每个桥臂可以是2个功率开关管并联，或者，每个桥臂可以是4个功率开关两两并联，本实施方式中以每个桥臂为2个功率开关管并联为例进行说明，如图2中所示，功率开关管Q1和功率开关管Q2作为一个桥臂，功率开关管Q3和功率开关管Q4作为一个桥臂，功率开关管Q5和功率开关管Q6作为一个桥臂。图2中还并联了两个电容，从而实现交流-直流-交流的转换。驱动控制单元102的6个引脚分别与6个功率开关管的栅极连接，即如图2中所示，驱动控制单元102的引脚S1与功率开关管Q1的栅极连接，引脚S2与功率开关管Q2的栅极连接，引脚S3与功率开关管Q3的栅极连接，引脚S4与功率开关管Q4的栅极连接，引脚S5与功率开关管Q5的栅极连接，引脚S6与功率开关管Q6的栅极连接。
下面将结合图2中的具体的电路图详细介绍驱动控制单元102记录N个功率开关管组合的导通信息，并在该逆变单元103启动时，根据导通信息控制N个功率开关管组合的导通的具体过程。
一个具体的实施方式中，导通信息包括：每个功率开关管组合首次导通的位置信息以及每个功率开关管组合首次导通的导通标识。
具体的说，逆变单元103启动时，N个功率开关组合中最先导通的功率开关管组合定义为该功率开关组合的首次导通。例如，有3个功率开关管组合，分别为功率开关管组合1、功率开关管组合2和功率开关管组合3，假设逆变单元103启动时，3个功率开关管组合中功率开关管组合1的功率开关管最先导通，而功率开关管组合2和功率开关管组合3中的功率开关管此时还未导通，则可以说逆变单元103启动时，功率开关管组合1首次导通。6个功率开关管按照图2中所示的方式与驱动控制单元102连接，驱动控制单元102根据引脚S1～S6的电平值，可以确定出首次导通的功率开关管组合的位置信息，例如，假设驱动控制单元102启动时，驱动控制单元102中引脚S1和引脚S6的电平值为首先为高电平，则可以确定与S1引脚连接的功率开关管Q1和与S6引脚连接的功率开关管Q6为首次导通，即功率开关管组合Q1和Q6首次导通。
一个具体的实施方式中，导通标识用于指示在该逆变单元103启动时功率开关管组合是否首次导通，驱动控制单元102具体用于：在逆变单元103接收启动指令的情况下，按照N个功率开关管组合的预设导通顺序，检测每一个功率开关管组合的导通标识是否指示首次导通，若是，则检测下一组功率开关管组合，否则，首次导通当前检测的功率开关管组合。
具体的说，逆变单元102结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，如图2所示的连接方式，通过逻辑组建处理，即功率开关管Q1和Q6导通、Q2和Q6导通、Q2和Q4导通、Q3和Q4导通、Q3和Q5导通、Q1和Q5导通，按照该导通顺序导通6个功率开关管组合，即可驱动电机主体101。本实施方式中，6个功率开关管组合的预设导通顺序可以采用以上的驱动顺序，即预设导通顺序为：功率开关管Q1和Q6导通、Q2和Q6导通、Q2和Q4导通、Q3和Q4导通、Q3和Q5导通、Q1和Q5导通。
当驱动控制单元102接收到启动逆变单元103的启动指令时，驱动控制单元102按照预设导通顺序，依次检测每一个功率开关管组合的导通标识，若导通标识指示首次导通，表明当前检测的功率开关管组合在逆变单元启动时首次导通过，则检测下一组功率开关管组合；若导通标识指示首次未导通，表明当前检测的功率开关管组合在逆变单元102启动时首次未导通过，驱动控制单元102确定当前检测的功率开关管组合为此次逆变单元103启动时首先导通的功率开关管组合，则首次导通当前检测的功率开关管组合，并将该功率开关管的导通标识更改为导通。例如，假设6个功率开关管组合为：Q1和Q6、Q2和Q6、Q2和Q4、Q3和Q4、Q3和Q5、Q1和Q5，假设导通标识为D，并以“1”指示在逆变单元启动时首次导通，“0”指示在逆变单元启动时首次未导通；当逆变单元接收启动指令时，首先检测Q1和Q2组合的导通标识，若Q1和Q2组合的导通标识D1为“1”则检测下一组功率开关管组合Q2和Q6，若Q2和Q6组合的导通标识D2为“0”，则驱动控制单元确定首先导通的功率开关管组合为Q2和Q6，并将D2更改为“1”。
值得一提的是，若N个功率开关管组合的导通标识均指示首次导通，则驱动控制单元102将N个功率开关管组合的导通标识全部更改为未导通，重新按照预设导通顺序进行检测。
此外，驱动控制单元102还用于存储N个功率开关管组合的预设导通顺序。其中，驱动控制单元102包括存储单元1021，由存储单元1021存储N个功率开关管组合的预设导通顺序，当然，存储单元1021还可以存储N个功率开关管组合的导通信息。当然，驱动控制单元包括处理器1022，驱动控制单元102可以是单片机，该驱动控制单元的结构如图3所示。
本实用新型实施方式相对于现有技术而言，由于驱动控制单元分别与N个功率开关管组合连接，通过连接关系可以在逆变单元启动时快速记录N个功率开关管组合首次导通的导通信息，在逆变单元启动时，驱动控制单元根据记录的导通信息可以确定首次待导通的功率开关管组合，从而控制N个功率开关管组合的首次导通，避免了逆变单元在启动时，首次导通固定位置的功率开关管组合，从而平衡了各个功率开关管组合的首次导通的导通次数，使得N个功率开关管组合中的功率开关管的性能差距减小，提高了逆变单元的整体性能，增强了无刷直流电机的使用寿命。
本实用新型的第二实施方式涉及一种无刷直流电机。在本实用新型第二实施方式中，导通标识用于标记功率开关管组合首次导通的导通次数，驱动控制单元102具体用于：在逆变单元接收启动指令的情况下，按照N个功率开关管组合的预设导通顺序，检测每一个功率开关管组合的导通标识所标记的导通次数；根据N个功率开关管组合的导通次数和预设导通顺序，确定首次待导通的功率开关管组合，并导通确定的首次待导通的功率开关管组合。
具体的说，驱动控制单元102还可以包括计数器1023，在逆变单元103启动时通过计数器1023记录首先导通的功率开关管组合的导通次数，驱动控制单元1022的结构如图3所示。当然，统计N个功率开关管组合首次导通的导通次数，还可以使用其他方式记录，不限于本实施方式中提到的方式。当驱动控制单元102接收到启动逆变单元103的启动指令时，驱动控制单元102按照预设导通顺序，依次检测每一个功率开关管组合的导通标识所标记的导通次数，驱动控制单元根据预设导通顺序，选取导通次数最小值所对应的功率开关管组合作为首次待导通的功率开关管组合；当然，若N个功率开关管组合中，存在2个以上的组合的导通次数相同的情况时，按照预设导通顺序的先后顺序确定首次待导通的功率开关管组合。其中，预设导通顺序与第一实施方式中的大致相同，此处不再赘述。下面将举例详细介绍该过程：
例如，如图2中电路连接方式，假设有6个功率开关管组合，则6个功率开关管组合的预设导通顺序为功率开关管Q1和Q6组合、Q2和Q6组合、Q2和Q4组合、Q3和Q4组合、Q3和Q5组合、Q1和Q5组合，假设Q1和Q2组合的导通标识D1所标记的导通次数为4次，Q2和Q6组合的导通标识D2所标记的导通次数为4次，Q2和Q4组合的导通标识D3所标记的导通次数为4次，Q3和Q4组合的导通标识D4所标记的导通次数为3次，Q3和Q5组合的导通标识D5所标记的导通次数为3次，Q1和Q5组合的导通标识D6所标记的导通次数为3次，那么驱动控制单元按照预设导通顺序，依次检测每一个功率开关管组合的导通标记，3为最小导通次数，其中，D4、D5和D6的导通次数均相等，则按照预设导通顺序的先后顺序确定首次待导通的功率开关管组合，因此，可以确定D4对应的功率开关管组合为当前首次待导通的功率开关管组合。
本实施方式提供的无刷直流电机，在逆变单元启动时，驱动单元按照预设导通顺序，检测每一个功率开关管组合的导通次数，避免出现对N个功率开关管组合漏检的情况，同时，通过标记的首次导通的导通次数，可以快速准确的确定出首次待导通的功率开关管组合。通过驱动控制单元的控制，避免了每次启动该无刷直流电机时，首先导通固定位置的功率开关管组合，减小了N个功率开关管组合之间的功率开关管的性能相差，增强了该无刷直流电机的使用寿命。
本实用新型的第三实施方式涉及一种无刷直流电机。在本实用新型第三实施方式中，无刷直流电机还包括：位置传感器；位置传感器设置在电机主体上，分别与电机主体和驱动控制单元连接，用于检测N个功率开关管组合首次导通的位置信息。
具体的说，驱动控制单元接收位置传感器的信号，并根据该信号可以获取首次导通的功率开关管组合的位置信息和导通标识，例如，假设驱动控制单元在启动时，首次接收的位置传感器传输的信号为“101”，则经过处理，即可获取首次导通的功率开关管为Q1和Q2的组合。因此，通过位置传感器可以快速准确的确定N个功率开关管组合的导通情况。
本实施方式中驱动控制单元在逆变单元启动时，根据导通信息控制N个功率开关管组合的导通与第一实施方式或第二实施方式大致相同，此处不再赘述。
本实施方式提供的无刷直流电机，还包括位置传感器，通过位置传感器的位置信息，驱动控制单元可以快速准确的确定N个功率开关管组合的导通信息，加快了驱动控制单元控制功率开关管导通的速度。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。