[发明专利]一种采用NMOS的双绕组无刷直流电机半波驱动电路

说明书

本发明是关于一种双绕组无刷直流电机半波(半控)驱动电路，属无刷直流电机技术领域，可用于径向两极转子、双绕组无刷直流电机的驱动，这种无刷直流电机可用于车用电动水泵。发明的目的是为提高驱动电路的驱动能力。其特征是，采用锁存型双输出霍尔器件，并通过高低电平反转和电平转换电路分别控制驱动输出级的开关，进而控制电机绕组产生交变磁场，用稳压管吸收驱动电路内的过电压，高低电平反转和电平转换电路采用PNP型共射放大电路，驱动输出级采用NMOS场效应管，续流电路采用稳压管和肖特基二极管串联电路。

技术领域

本发明是关于一种采用NMOS的双绕组无刷直流电机半波驱动电路，属无刷直流(微)电机技术领域，可用于径向两极永磁转子、双绕组半波驱动无刷直流电机的驱动，这种双绕组无刷直流电机可用于一种车用电动水泵(内燃机水冷却系统、电动汽车动力电机水冷却系统和机动车暖风系统循环泵或增压泵等)，也可以用于其它电器或设备的水冷却系统的循环泵及其它用途的水泵及具有类似结构的风扇(微型风机)。

背景技术

近年来，一些汽车零部件制造商开始尝试研发、制造用于发动机冷却系统的电动循环泵，一般称为电动水泵(EWP，Electric Water Pump)。一些汽车制造商(宝马、丰田等)也开始尝试采用电动水泵。基于电动水泵技术的发动机冷却系统，能根据发动机温度和负荷调节电动水泵的流量和冷却系统的散热量，不仅电动水泵本身功率消耗小，而且发动机升温快，因此能显著提高发动机燃油效率、降低排放等。

电动水泵包括水泵、无刷直流电机(BLDCM)及其驱动电路三部分，有多种技术方案，其中包括一种名称《一种一体化及液体润滑永磁无刷直流电机电动水泵》的技术方案(专利号：ZL201010185641.0)。在这种方案中，电动水泵为内转子结构，转子在水泵内，其电机是具有U型定子铁芯的单相两极无刷直流电机，转子采用径向两极充磁的磁体(极)结构，U形铁心端部有两个相对的极靴，极靴的极弧形状可形成有利于提高电机性能的不对称气隙，集中式定子绕组安装在定子铁心上组成定子，驱动电路以全控(全波)或半控(半波)驱动方式连接到绕组上，灌封材料将定子和需要安装到定子槽内的驱动电路灌封在定子槽内。实际上这种方案多采用所谓半控(半波)驱动方式，即其驱动电路驱动两个独立的电机绕组交替工作产生交变(脉振)磁场驱动两极永磁转子旋转。本发明是关于这种采用径向两极转子、双电机绕组无刷直流电机的一体化电动水泵的驱动电路的改进。

上述这种《一种一体化及液体润滑永磁无刷直流电机电动水泵》具有结构简单的显著优点，尤其是一体化结构使其没有动密封(永磁转子在水泵中因此其轴不需要动密封)；而且其实际采用的半控(半波)驱动方式和驱动电路也具有简单、实用的优点。但现有这种半控(半波)驱动方式的驱动电路存在问题和缺陷，主要是，驱动电路的总体(结构)设计不完善；驱动输出级易发热；对这种无刷直流电机的原理认识不清，对绕组的续流放电电路设计存在偏见，实际上两个电机绕组是紧耦合，互感很大，当工作电流较大时，两组驱动输出级在开关时(导通和截止)电机绕组的两端会感应出很大的过电压(尖峰冲击)，会造成驱动电路发生击穿损坏，也会严重干扰正常的交变磁场使永磁转子和电机的运转不正常。这些问题和缺陷会影响驱动电路的可靠性，并对输出电流构成限制，目前这种半控(半波)驱动方式的驱动电路的输出电流均较小，电机的输出功率也因此较小。

发明内容

本发明的目的是提出一种采用NMOS的双绕组无刷直流电机半波驱动电路，以实现对上述电动水泵的现有半控(半波)驱动方式的驱动电路的改进，主要是，完善驱动电路的总体(结构)设计；选用NMOS器件为驱动输出级；改进电机绕组的续流放电电路，通过这些改进来实现提高驱动电路的可靠性和输出电流及功率的目的。

本发明装置是通过这样的技术方案实现的：