[發明專利]一種采用NMOS的雙繞組無刷直流電機半波驅動電路

在審

• 申請號: 202010216776.2
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111431444A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 于昊昱;于佳衣;衣美鳳
• 申請（專利權）人: 青島快樂電氣有限公司
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16;H02P6/20;H02P6/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是關于一種雙繞組無刷直流電機半波(半控)驅動電路，屬無刷直流電機技術領域，可用于徑向兩極轉子、雙繞組無刷直流電機的驅動，這種無刷直流電機可用于車用電動水泵。發明的目的是為提高驅動電路的驅動能力。其特征是，采用鎖存型雙輸出霍爾器件，并通過高低電平反轉和電平轉換電路分別控制驅動輸出級的開關，進而控制電機繞組產生交變磁場，用穩壓管吸收驅動電路內的過電壓，高低電平反轉和電平轉換電路采用PNP型共射放大電路，驅動輸出級采用NMOS場效應管，續流電路采用穩壓管和肖特基二極管串聯電路。

技術領域

本發明是關于一種采用NMOS的雙繞組無刷直流電機半波驅動電路，屬無刷直流(微)電機技術領域，可用于徑向兩極永磁轉子、雙繞組半波驅動無刷直流電機的驅動，這種雙繞組無刷直流電機可用于一種車用電動水泵(內燃機水冷卻系統、電動汽車動力電機水冷卻系統和機動車暖風系統循環泵或增壓泵等)，也可以用于其它電器或設備的水冷卻系統的循環泵及其它用途的水泵及具有類似結構的風扇(微型風機)。

背景技術

近年來，一些汽車零部件制造商開始嘗試研發、制造用于發動機冷卻系統的電動循環泵，一般稱為電動水泵(EWP，Electric Water Pump)。一些汽車制造商(寶馬、豐田等)也開始嘗試采用電動水泵。基于電動水泵技術的發動機冷卻系統，能根據發動機溫度和負荷調節電動水泵的流量和冷卻系統的散熱量，不僅電動水泵本身功率消耗小，而且發動機升溫快，因此能顯著提高發動機燃油效率、降低排放等。

電動水泵包括水泵、無刷直流電機(BLDCM)及其驅動電路三部分，有多種技術方案，其中包括一種名稱《一種一體化及液體潤滑永磁無刷直流電機電動水泵》的技術方案(專利號：ZL201010185641.0)。在這種方案中，電動水泵為內轉子結構，轉子在水泵內，其電機是具有U型定子鐵芯的單相兩極無刷直流電機，轉子采用徑向兩極充磁的磁體(極)結構，U形鐵心端部有兩個相對的極靴，極靴的極弧形狀可形成有利于提高電機性能的不對稱氣隙，集中式定子繞組安裝在定子鐵心上組成定子，驅動電路以全控(全波)或半控(半波)驅動方式連接到繞組上，灌封材料將定子和需要安裝到定子槽內的驅動電路灌封在定子槽內。實際上這種方案多采用所謂半控(半波)驅動方式，即其驅動電路驅動兩個獨立的電機繞組交替工作產生交變(脈振)磁場驅動兩極永磁轉子旋轉。本發明是關于這種采用徑向兩極轉子、雙電機繞組無刷直流電機的一體化電動水泵的驅動電路的改進。

上述這種《一種一體化及液體潤滑永磁無刷直流電機電動水泵》具有結構簡單的顯著優點，尤其是一體化結構使其沒有動密封(永磁轉子在水泵中因此其軸不需要動密封)；而且其實際采用的半控(半波)驅動方式和驅動電路也具有簡單、實用的優點。但現有這種半控(半波)驅動方式的驅動電路存在問題和缺陷，主要是，驅動電路的總體(結構)設計不完善；驅動輸出級易發熱；對這種無刷直流電機的原理認識不清，對繞組的續流放電電路設計存在偏見，實際上兩個電機繞組是緊耦合，互感很大，當工作電流較大時，兩組驅動輸出級在開關時(導通和截止)電機繞組的兩端會感應出很大的過電壓(尖峰沖擊)，會造成驅動電路發生擊穿損壞，也會嚴重干擾正常的交變磁場使永磁轉子和電機的運轉不正常。這些問題和缺陷會影響驅動電路的可靠性，并對輸出電流構成限制，目前這種半控(半波)驅動方式的驅動電路的輸出電流均較小，電機的輸出功率也因此較小。

發明內容

本發明的目的是提出一種采用NMOS的雙繞組無刷直流電機半波驅動電路，以實現對上述電動水泵的現有半控(半波)驅動方式的驅動電路的改進，主要是，完善驅動電路的總體(結構)設計；選用NMOS器件為驅動輸出級；改進電機繞組的續流放電電路，通過這些改進來實現提高驅動電路的可靠性和輸出電流及功率的目的。

本發明裝置是通過這樣的技術方案實現的：