[发明专利]无位置传感器控制的直流无刷风扇

说明书

本发明公开了一种无位置传感器控制的直流无刷风扇，用于汽车类电子产品、科学电子仪器，电子电器产品、家用电器等局部散热的散热风扇。解决了现有的直流风扇摩擦大、损耗大、维护成本高、发热大、寿命短、效率低、输出功率小、IC成本高、体积大、结构复杂、难小型化等问题；其显著特征是采用了以下新技术：采用了TI的集成电路DRV10963作为风扇的换向器和驱动器，检测磁场位置、驱动空心杯线圈绕组与风扇转子相互作用，使风扇转子持续旋转；采用了具有突出节能特性、灵敏控制特性和稳定运行特性的空心杯电机构造，作为高效率的能量转换装置，是电动机的发展方向；采用了轴向结构磁场，提高了能量转换效率和增大了转矩体积比。

技术领域

本发明发的无位置传感器控制的直流无刷风扇，是应用于计算机、LED、汽车类电子产品、科学电子仪器，民用航空设备、便携式设备、3D打印等设备局部散热的风扇马达。

背景技术

现有的直流风扇马达，马达构造采用的是常规的铁芯马达构造，驱动电路主要由单个霍尔IC和线圈绕组组成，磁场采用的是径向磁场，虽然目前运用广泛，但是也存在很多缺点：铁芯的构造使风扇马达定子体积大、重量增加30％以上、机械能量损失多，铁芯材料的使风扇马达有了磁阻尼及铁损，增加了电机驱动功率、铁损发热源，使马达变得功耗大。单个霍尔IC和线圈绕组组成风扇马达驱动电路，输出的波形是矩形波，在霍尔在马达换向的时候容易产生电磁噪音。启动响应时间慢，运行特性不是很稳定，导致寿命减少。径向磁场结构设计，能量转换效率很低和转矩体积比增小.不利于做超薄。轻型风扇。

随着电子产品的都是往超轻、薄、微型发展，这样使得风扇马达的尺寸、体积、重量也必须往超轻、薄、微型的向发展，本实用的新型直流风扇马达的克服了先有技术缺陷。使风扇马达更节能、易控制、体积小、薄，马达效率提高50％。并且使风扇电机的构造变得跟简单.

发明内容

为了克服现有技术不足之处，本发明发的无位置传感器控制的直流无刷风扇。解决了克服了现有风扇马达体积大、重量重、功耗大、电磁噪音、效率低、响应慢成本等问题，本实用的新型直流风扇马达由：

1外框，2轴承，7接着板；8驱动电路PCBA；9空芯杯线圈绕组；10轴支撑板；11耐磨垫片；12螺丝；13卡扣；14线束组成的风扇定子和3叶轮；4轴；5磁钢铁板；6磁铁组成的风扇转子组成。采用了以下新的技术：

1、风扇马达的定子电机部分采用了空芯杯构造，取消了铁芯，其特点：节能特性优良，能量转换效率很高达90％；易控制：起动、制动迅速，响应极快，另外，空心杯风扇马达的能量密度大幅度提高，同比重量、体积减轻1/3。

2、风扇马达的定子电机驱动电路PCBA，驱动9空芯杯线圈绕组产生磁场与风扇转子相互作用，使风扇转子旋转，产生风量利用反电势法，通过检测电机反电势(BackElectromotive Force，以下简称Back-EMF)来获得转子位置信号；回路图见附图1，采用了德州仪器(TI)的IC DRV10963作为风扇马达的驱动器，IC DRV10963是三相无位置传感器电机驱动器。该器件专门针对高效、低噪声和低外部组件数的电机驱动应用而设计。其特征是专有无传感器无窗口180°正弦控制机制，电流限制和短路电流保护，锁定检测，电压浪涌保护(AVS)，欠压闭锁(UVLO)，热关断。

3.风扇马达驱动电路采用了无位置传感器控制方式。取消了霍尔元件，降低了成本，减小风扇马达的体积；抗干扰能力强；减小风扇马达生产的工艺难度；控制电路简单。