[發明專利]單繞組兩相無刷直流電動機

有效

• 申請號: 201710175463.5
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107070012B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 趙曉東
• 申請（專利權）人: 大連碧藍節能環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K3/52;H02K1/27;H02K3/28;H02K11/30;H02K29/08;H02P6/14
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本發明是一種單繞組兩相無刷直流電動機，其涉及一種電動機，包括定子部件、轉子部件、控制器。轉子磁極數為二極、定子繞組數為四個、定子繞組為單繞組工作方式。兩相繞組電流相位相差九十度電角度，不存在轉矩為零的死點，不需要采用不對稱氣隙結構，定子鐵芯中間是環形的極靴，電機氣隙中無開口齒槽則無齒槽轉矩。與普通微型單相無刷直流風機相比，其氣隙中磁場畸變小，定子磁動勢諧波損耗小，輸出轉矩大，電機效率高。控制器采用兩個普通微型單相無刷直流風機的控制器芯片，控制器芯片驅動類型屬于單繞組工作方式，具有成本低的優點。轉子磁極數為二極則轉子磁極極弧角度大，霍爾元件追蹤轉子永磁體磁極狀態的精度高、不容易產生失控現象。

技術領域

本發明是一種單繞組兩相無刷直流電動機，其涉及一種電動機，特別是涉及一種轉子磁極數為二極、定子繞組數為四個、定子繞組為單繞組工作方式的兩相無刷直流電動機。

背景技術

單相無刷直流電動機的定子繞組按照導通方式不同分為單繞組工作方式或雙繞組工作方式。前者采用H橋式電路，需要四個功率開關管。后者采用非橋式電路，只需要兩個功率開關管。在一個換相周期內（三百六十度電角度），單繞組工作方式是前半周時間正向導通，后半周時間反向導通。雙繞組工作方式是前半周時間一個繞組導通，后半周時間另一個繞組導通，兩個繞組交替工作。與雙繞組工作方式相比，單繞組工作方式的單相無刷直流電動機的繞組在任何時候都在工作，電機效率提高10～15%，使得單繞組工作方式的單相無刷直流電動機體積更小。

用于電腦、電子設備機箱通風冷卻的普通微型單相無刷直流風機應用十分廣泛，其控制器芯片技術的發展較為完善，控制器芯片的價格也較為低廉，例如US72控制器芯片、US168控制器芯片的市場單價低至一元以下。該類芯片內不僅包含有一個霍爾傳感器，還包含單相無刷直流風機繞組線圈的驅動電路和一些輔助電路，例如堵轉關機和自動重起動等功能電路。

普通微型單相無刷直流風機的轉子磁極數為四極，四極轉子與二極轉子相比，磁極數多則轉子磁極極弧角度小，霍爾元件追蹤轉子永磁體磁極狀態的精度低，電機轉子直徑較小時，更容易產生失控現象。普通單相無刷直流電動機存在轉矩為零的“死點”，只能采用不對稱氣隙結構。不對稱氣隙結構會使電動機氣隙中的磁場產生畸變，使定子磁動勢諧波損耗增加，導致普通微型單相無刷直流風機的輸出轉矩小、電機效率無法提升。并且不對稱氣隙結構不適用于需要正、反兩個轉向的風機。另外，定子鐵芯的齒槽結構會產生齒槽轉矩，引起電機振動和噪音，在電機設計中應該采取技術措施降低或消除齒槽轉矩。普通微型單相無刷直流風機的不對稱氣隙結構所產生的齒槽轉矩是該電機順利起動的必備條件，不能消除普通微型單相無刷直流風機的齒槽轉矩。風機屬于轉動慣量小、機械特性軟的負載，其負載轉矩隨著轉速的增加而增加，風機對驅動電機的起動轉矩要求較低。不對稱氣隙結構的普通單相無刷直流電動機不適用于轉動慣量較大的負載。智能控制設備中有大量的儀器設備需要大起動轉矩的微型電動機。普通三相無刷直流電動機的定子繞組數量多、加工工藝復雜、電機成本高。外轉子式電動機無法消除齒槽轉矩。電機直徑較小時，普通內轉子式電動機的定子繞組纏繞加工困難。綜合上述因素，智能控制設備領域需要一種成本低、輸出轉矩大、電機效率高的兩相無刷直流電動機。

發明內容

本發明的目的是克服普通微型單相無刷直流風機輸出轉矩小、電機效率無法提升的缺點，以及克服普通三相無刷直流電動機成本較大的缺點，提供一種控制器采用兩個普通微型單相無刷直流風機的控制器芯片，電動機轉子磁極數為二極、定子繞組數為四個、定子繞組為單繞組工作方式的成本低、輸出轉矩大、電機效率高的兩相無刷直流電動機。本發明的實施方案如下：