[發明專利]一種兩相無刷直流電機

無效

• 申請號: 201310163675.3
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103269143A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 蔡忠英
• 申請（專利權）人: 德清縣金宇達電氣有限公司
• 主分類號: H02K29/08
• 分類號: H02K29/08;H02P6/08;H02H7/08
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 王曉峰

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技術領域

本發明涉及到電機控制技術領域，具體是兩相半波無刷直流電機。

背景技術

風扇廣泛應用于通風散熱領域，如家居電風扇，計算機散熱用風扇，汽車發動機散熱風扇。計算機、汽車發動機等產品隨著性能的提升其功耗也伴隨著上升，對應產生較高的熱量，這些設備往往由于結構和使用環境的原因，無法依靠自身散熱，致使溫度上升，從而影響產品性能的發揮和使用壽命，這時就需要風扇進行強制散熱。

設備的發熱量由設備的工作狀態決定，狀態不同，負荷不同，則發熱量不同。發熱量與散熱速度達到一個平衡狀態，則可以維持溫度的穩定。沒有風扇進行強迫散熱時，設備向周圍空間散熱的速度幾乎是一定的，設備發熱量不是固定的，當工作于高負荷狀態時，發熱量上升，需要提高風扇轉速以提高散熱速度，當設備工作于低負荷狀態時，風扇轉速太高對散熱意義不大，且耗電量上升，這時需降低風扇轉速以節省電能。

兩相無刷直流電動機結構與單相類似，但運行方式不同，單相無刷直流電機只有一個繞組，采用H橋全波驅動，兩相無刷直流電機采用兩相半波運行，逆變電路僅由兩個功率管構成，比單相H橋節省兩個功率管，成本更低，并且驅動電路簡單。兩相無刷直流電機使用不對稱氣隙結構使齒槽轉矩零點與電磁轉矩零點錯開，電機獲得自起動能力。兩相無刷電機的起動轉矩較小，非常適合用于風扇這類低起動轉矩負載。

目前市場上的溫控風扇通常使用兩種調速方式，一類采用外接通用控制器改變電機供電電壓進行調速，另一類采用專用的電機控制集成電路產生占空比隨溫度變化的PWM波進行電機調速。外接控制器需要額外的安裝空間，且本身功耗也較大，采用專用電機控制芯片則成本較高，不易市場推廣。

隨著工業的發展，能源的消耗量越來越大，產品的節能降耗已成為市場共識，散熱風扇的使用量非常之大，消耗的能量相當可觀。根據設備溫度的高低自動調節風扇的轉速實現溫度控制，不僅可以保持設備工作溫度的基本恒定，而且可以降低噪音，節約能源，延長散熱風扇的使用壽命。現有的溫控風扇的控制電路復雜，所用的通用或專用控制芯片價格較高，限制了溫控風扇的市場推廣，因此開發設計一種成本低廉、功耗較低的溫控風扇具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低成本、低功耗的一種兩相無刷直流電機，極大的簡化了溫控風扇的電路結構，降低了溫控風扇的成本。

為了達到上述目標，本發明的技術方案為：

一種兩相無刷直流電機，包括電機轉子、電機定子，電機轉子內側面固定有多個N極永磁體和S極永磁體，N極永磁體和S極永磁體交替設置，電機定子設置有相互錯開的A相定子齒和B相定子齒，A相定子齒和B相定子齒上都繞有線圈組成A相繞組和B相繞組，A相繞組和B相繞組連接驅動控制電路，驅動控制電路包括

鋸齒波發生單元，用于產生鋸齒波，輸出端連接于飽和工作狀態下的放大器一端；

軟起動單元，用于產生斜坡信號，實現電機的軟起動；

電流檢測單元，檢測繞組電流，輸出端連接限流單元；

限流單元，比較電機繞組電流和電流限值，超出限值則PWM發生單元產生占空比為零的PWM波；

溫度檢測單元，檢測環境溫度，輸出信號接PWM發生單元；

驅動單元，綜合PWM信號和換向信號，實現功率管的開關控制；

半橋逆變單元，實現對電機兩相繞組的受控供電；

霍爾傳感器，置于電路板外環周面上，定子齒之間幾何中性線的位置，用以檢測轉子磁極的變化，提供換向信號。

所述的功率MOSFET管為P型功率MOSFET管，內部自帶有續流二極管。

所述的溫度檢測單元包括電阻R1、電容C1以及熱敏電阻NTC，電阻R1與熱敏電阻NTC串聯構成串聯分壓電路，電容C1并聯在熱敏電阻NTC上，電壓VCC為電容C1充電。

所述電流檢測單元包括采樣電阻Rs，采樣電阻Rs輸出端連接限流單元。

所述A相繞組和B相繞組的兩端都并聯有RC吸收電路，為繞組提供續流回路。

本發明的兩相半波直流無刷電機的驅動電路僅由兩個功率管，少數幾個電阻、電容分立元件和一片集成運算放大器組成，實現了電機的換向、軟起動、過流保護和隨溫度變化自動調速等多種功能，電路結構簡單，功耗低，成本低，有效降低了直流無刷溫控風扇功耗和成本。

附圖說明

圖1為四極兩相無刷直流電機示意圖。

圖2為溫控風扇主回路電路圖。

圖3為本發明的電路方框圖。

圖4為本發明具體實施電路。