[发明专利]双绕组两相无刷直流电动机

说明书

技术领域

本发明是一种双绕组两相无刷直流电动机，其涉及一种电动机，特别是涉及一种转子磁极数为二极、定子槽数为四槽、定子绕组为双绕组工作方式的两相无刷直流电动机。

背景技术

无刷直流电动机的控制器成本较大，影响控制器成本的主要因素是控制器芯片种类和生产数量。单相无刷直流电动机的定子绕组按照导通方式不同分为单绕组工作方式或双绕组工作方式。前者采用H桥式电路，需要四个功率开关管。后者采用非桥式电路，只需要两个功率开关管。在一个换相周期内（三百六十度电角度），单绕组工作方式是前半周时间正向导通，后半周时间反向导通。双绕组工作方式是前半周时间一个绕组导通，后半周时间另一个绕组导通，两个绕组交替工作。普通微型单相无刷直流风机多数采用双绕组工作方式，例如采用US79KUA控制器芯片的风机，该芯片的市场单价低至二元以下。

用于电脑、电子设备机箱通风冷却的普通微型单相无刷直流风机应用十分广泛，其控制器芯片技术的发展较为完善。以US79KUA控制器芯片为例，此芯片内不仅包含有一个霍尔传感器，还包含单相无刷直流风机绕组线圈的驱动电路和一些辅助电路，例如堵转关机和自动重起动等功能电路，该芯片不需要外接感温元件、不需要外接其它分立元件，甚至不需要专门的控制电路板。该芯片没有专用的连接电源引脚，该芯片只有三个引脚，大大减少了无刷直流电动机控制器的元件数量。当无刷直流电动机的工作电流较大时，采用外接功率开关管扩充电流驱动能力。外接功率开关管采用场效应管或三极管。P沟道结型场效应管10A芯片的市场单价低至二元以下。

普通微型单相无刷直流风机输出功率仅有1W，效率约为30%，采用风机控制器芯片外接功率开关管使其应用于较大功率负载的技术方案还需要解决以下所述技术难题。单相无刷直流电动机存在转矩为零的“死点”，只能采用不对称气隙结构。不对称气隙结构会使电动机气隙中的磁场产生畸变，使定子磁动势谐波损耗增加，导致普通微型单相无刷直流风机的输出转矩小、电机效率无法提升。不对称气隙结构不适用于需要正、反两个转向的风机。另外，定子铁芯的齿槽结构会产生齿槽转矩，引起电机振动和噪音，在电机设计中应该采取技术措施降低或消除齿槽转矩。普通微型单相无刷直流风机的不对称气隙结构所产生的齿槽转矩是该电机顺利起动的必备条件，不能消除普通微型单相无刷直流风机的齿槽转矩。普通微型单相无刷直流风机的转子磁极数为四极、定子槽数为四槽、定子绕组为双绕组工作方式。四槽定子铁芯有利于定子绕组的缠绕加工。四极转子与二极转子相比，磁极数多则转子磁极极弧角度小，霍尔元件追踪转子永磁体磁极状态的精度低，电机转子直径较小时，更容易产生失控现象。

发明内容

本发明的目的是克服普通微型单相无刷直流风机输出转矩小、电机效率无法提升的缺点，以及克服普通无刷直流电动机的控制器成本较大的缺点，提供一种控制器采用两个普通微型单相无刷直流风机的控制器芯片，电动机转子磁极数为二极、定子槽数为四槽、定子绕组为双绕组工作方式的成本低、输出转矩大、电机效率高的两相无刷直流电动机。本发明的实施方案如下：

双绕组两相无刷直流电动机包括定子部件、转子部件、控制器。所述电动机转子磁极数为二极、定子槽数为四槽、定子绕组为双绕组工作方式。定子部件中有两相绕组，每相绕组包括两个绕组线圈，同相序两个绕组线圈在空间上相差一百八十度，相邻两个绕组线圈属于不同相序，相邻两个绕组线圈在空间上相差九十度。控制器采用两个普通微型单相无刷直流风机的控制器芯片，每个控制器芯片内包含有一个霍尔传感器。或者，每个控制器芯片与一个霍尔传感器分立元件配合使用。每个霍尔传感器放置在相邻两个绕组线圈之间。两个霍尔传感器放置位置在空间上相差九十度。控制器使两相绕组的电流相位相差九十度电角度。采用外接功率开关管扩充电流驱动能力的控制器中，还包括四个功率开关模块。

控制器或内定子控制器的接线图中，绕组线圈A一、绕组线圈A二组成A相绕组，A相绕组由控制器芯片A控制。绕组线圈B壹、绕组线圈B贰组成B相绕组，B相绕组由控制器芯片B控制。控制器芯片A的引脚Ⅱ连接接地点，控制器芯片A的引脚Ⅰ连接绕组线圈A一的首端，绕组线圈A一的尾端连接电源母线。控制器芯片A的引脚Ⅲ连接绕组线圈A二的首端，绕组线圈A二的尾端连接电源母线。控制器芯片B的引脚Ⅱ连接接地点，控制器芯片B的引脚Ⅰ连接绕组线圈B壹的首端，绕组线圈B壹的尾端连接电源母线。控制器芯片B的引脚Ⅲ连接绕组线圈B贰的首端，绕组线圈B贰的尾端连接电源母线。接地点连接直流电源负极，电源母线连接直流电源正极。