[发明专利]空调换新风驱动用无刷直流电动机

说明书

本发明涉及一种无刷直流电动机，尤其涉及一种空调换新风驱动用无刷直流电动机，属于电学部电机技术领域。

现有技术中，常用的无刷直流电动机，一般都有位置传感器，其放置位置的设计及调整极为麻烦，尤其在批量生产中极为困难，难以保证在每个电动机中都处于最佳位置，以致影响电机的运行性能。无位置传感器无刷直流电动机是一种正在发展的新型无刷直流电动机，其特点是没有位置传感器。但是，为了保证电机的正常运行，无位置传感器无刷直流电动机中的控制驱动系统较为复杂，如文献《钕铁硼永磁三相五极无刷直流电动机及其非桥式驱动系统设计》(董玲生，微特电机，1999、3)所介绍的，产品体积较大，成本高，难以适应一般家电产品，如家用空调换新风用电动机的生产，因而未能得到广泛应用。

在现实生活中，空调系统需要有一种更合适的换新风电动机，用以促使室内外空气交换流通，排除室内废陈烟气，从而提高空调房间的空气质量，使空调机产品开辟新功能、跃上新台阶。无位置传感器的空调换新风驱动用无刷直流电动机，属空调新功能、新产品开发，需要解决驱动控制系统复杂的难题。经联机检索，没有发现类同的专利产品。

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型的空调换新风驱动用无刷直流电动机，采用无位置传感器设计，简化驱动控制系统，使之不仅结构简单、运行可靠，而且体积小，尤为适用于家电产品的开发。

为实现这样的目的，本发明的技术方案中，采用电机外转子结构，转子内永磁环采用粘结钕铁硼廉价稀土永磁材料，径向内充磁，圆周共12极，与十二极外转子相配合，采用三相9极(9槽)内定子，十二极外转子与9极内定子互相配合产生稳定转矩。电动机的控制电路采用三相6状态无位置传感器反电势换向驱动。

为更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图作进一步详细描述。

图1为本发明的整体结构示意图。

如图所示，采用粘结钕铁硼的永磁环4套入转子机壳3内，定子绕组6直接绕制在定子铁芯5上，定子铁芯5套在定子轴套9外并用螺丝一起固定在风机罩壳盖板8上，轴承2和螺旋弹簧10分别套入定子轴套9两端，转子轴1套入轴承2内，并用轴用弹性挡圈12卡住，驱动线路板7固定在风机罩壳盖板8上。

图2为本发明的外转子结构示意图。

如图所示，本发明的电机采用外转子结构，转子内永磁环采用粘结钕铁硼廉价稀土永磁材料，径向内充磁，圆周共12极。

由于钕铁硼的强磁作用，转子中磁场稳定，不产生涡流，故外转子磁轭无须用硅钢片而采用软铁(10#钢)，从而简化了工艺，降低了成本，便于生产加工。

图3为本发明外定子和内转子相配合的结构原理示意图。

如图所示，与十二极外转子相配合，采用三相9极(9槽)内定子。由于定子绕组的相数愈少，则驱动(控制)电路愈简单，考虑到要使电动机无死区，定子相数最佳选择为三相。十二极外转子与9极内定子互相配合产生稳定转矩。

图4为本发明的控制线路图。

本发明采用三相6状态无位置传感器反电势换向驱动，驱动线路中的驱动模块选用由PHILIPS生产的TDA5141无刷直流电动机专用集成电路。这是一种双极型集成电路，适用于三相全波无刷直流电动机，不必采用霍尔元件或其它转子位置传感器，而是应用三相定子绕组在不励磁期间反电动势过零点作为转子位置的检测，实现换向控制。TDA5141内部已包含驱动级，可直接驱动电机绕组，从而省去外接功率开关器件，使驱动线路极为简化，大大减少电路板的体积及降低成本。

电路中，驱动模块TDA5141的第1、3、16脚分别连接内定子三相绕组的输入端，三相绕组的另一端并接于驱动模块TDA5141的第17脚上。驱动模块TDA5141的第7、18脚、电容C1的负极均与接地接口相连接，驱动模块TDA5141的第4脚连接电容C1的正极、三极管T2的C极、电源+12V接口。驱动模块TDA5141的第8脚连接三极管T2的e极和电容C2的正极。驱动模块TDA5141的第9、10、11、12脚分别连接电容C3、C4、C5、C6的一端，电容C3、C4、C5、C6的另一端并接后与驱动模块TDA5141的第13、14脚、C2的负极、三极管T1的e极相连并接地。电阻R2的两端分别连接三极管T2的b极和三极管T1的C极。三极管T1的b极与电阻R1连接，电阻R1的另一端接控制接口CON。