单绕组两相无刷直流电动机制造技术

本发明专利技术是一种单绕组两相无刷直流电动机，其涉及一种电动机，包括定子部件、转子部件、控制器。转子磁极数为二极、定子绕组数为四个、定子绕组为单绕组工作方式。两相绕组电流相位相差九十度电角度，不存在转矩为零的死点，不需要采用不对称气隙结构，定子铁芯中间是环形的极靴，电机气隙中无开口齿槽则无齿槽转矩。与普通微型单相无刷直流风机相比，其气隙中磁场畸变小，定子磁动势谐波损耗小，输出转矩大，电机效率高。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，控制器芯片驱动类型属于单绕组工作方式，具有成本低的优点。转子磁极数为二极则转子磁极极弧角度大，霍尔元件追踪转子永磁体磁极状态的精度高、不容易产生失控现象。

【技术实现步骤摘要】
单绕组两相无刷直流电动机
本专利技术是一种单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、定子绕组数为四个、定子绕组为单绕组工作方式的两相无刷直流电动机。
技术介绍
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。与双绕组工作方式相比，单绕组工作方式的单相无刷直流电动机的绕组在任何时候都在工作，电机效率提高10～15%，使得单绕组工作方式的单相无刷直流电动机体积更小。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，控制器芯片的价格也较为低廉，例如US72控制器芯片、US168控制器芯片的市场单价低至一元以下。该类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。普通微型单相无刷直流风机的转子磁极数为四极，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。普通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。并且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。风机属于转动惯量小、机械特性软的负载，其负载转矩随着转速的增加而增加，风机对驱动电机的起动转矩要求较低。不对称气隙结构的普通单相无刷直流电动机不适用于转动惯量较大的负载。智能控制设备中有大量的仪器设备需要大起动转矩的微型电动机。普通三相无刷直流电动机的定子绕组数量多、加工工艺复杂、电机成本高。外转子式电动机无法消除齿槽转矩。电机直径较小时，普通内转子式电动机的定子绕组缠绕加工困难。综合上述因素，智能控制设备领域需要一种成本低、输出转矩大、电机效率高的两相无刷直流电动机。
技术实现思路
本专利技术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，以及克服普通三相无刷直流电动机成本较大的缺点，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、定子绕组数为四个、定子绕组为单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。本专利技术的实施方案如下：单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、定子绕组数为四个、定子绕组为单绕组工作方式。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。相邻两个绕组线圈磁动势串联产生串联磁场，在电动机换相过程中，依次改变产生串联磁场的相邻两个绕组线圈的不同组合，形成定子旋转磁场。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，控制器芯片驱动类型属于单绕组工作方式。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不同相序的绕组线圈径向内侧。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。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Ⅲ连接电源母线，控制器芯片A的引脚Ⅱ连接接地点，控制器芯片A的引脚Ⅳ是漏极开路输出的转速信号或报警信号的引脚。控制器芯片A的引脚Ⅰ连接绕组线圈A一的尾端，绕组线圈A一的首端连接绕组线圈A二的尾端，绕组线圈A二的首端连接控制器芯片A的引脚Ⅴ。控制器芯片B的引脚Ⅲ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Ⅳ是漏极开路输出的转速信号或报警信号的引脚。控制器芯片B的引脚Ⅰ连接绕组线圈B壹的尾端，绕组线圈B壹的首端连接绕组线圈B贰的尾端，绕组线圈B贰的首端连接控制器芯片B的引脚Ⅴ。定子部件包括定子铁芯、四个绕组铁芯和四个定子绕组，每个定子绕组包括绕组骨架、绕组线圈，绕组骨架中间是骨架通孔，绕组线圈安装在绕组骨架上。定子铁芯中间是环形的极靴，极靴的中间是圆形的定子气隙内腔，极靴径向外侧边缘均布有四个定子磁极，依次是磁极一、磁极二、磁极三、磁极四，每个定子磁极径向外侧端部各有一个定子磁轭，分别是磁轭一、磁轭二、磁轭三、磁轭四，相邻两个定子磁轭之间是绕组空腔，每个绕组空腔沿着圆周方向两侧各有一个锁定凹槽，锁定凹槽的轮廓呈燕尾形，极靴径向外侧边缘均布有四个隔磁凹槽，每个隔磁凹槽位于相邻两个定子磁极之间，每个隔磁凹槽与定子气隙内腔之间形成一个截面非常小的隔磁磁桥。绕组铁芯呈矩形，绕组铁芯的两端各有一个锁定榫头，锁定榫头的轮廓呈燕尾形，锁定榫头的轮廓与定子铁芯的锁定凹槽的轮廓相啮合。转子部件包括转轴、转子铁芯、隔磁衬套、永磁体，转轴呈圆柱形，隔磁衬套呈圆筒形，隔磁衬套的材质是非导磁材料，隔磁衬套安装在转轴径向外表面的中间位置。转子铁芯呈圆筒形，转子铁芯径向外表面安装有二个瓦片形的永磁体，相邻永磁体径向外表面互为异性磁极。转子铁芯安装在隔磁衬套的径向外表面。单绕组两相无刷直流电动机在装配时，把四个定子绕组的骨架通孔分别安装在四个绕组铁芯上，把绕组铁芯两端的锁定榫头安装在定子铁芯的锁定凹槽中，把控制器安装在定子部件上，并把绕组线圈与控制器用导线连接，再把转子部件安装在定子铁芯的定子气隙内腔中。四个绕组铁芯分别命名为绕组铁芯一、绕组铁芯二、绕组铁芯三、绕组铁芯四。绕组铁芯一位于磁轭一与磁轭二之间的绕组空腔中，绕组铁芯二位于磁轭二与磁轭三之间的绕组空腔中，绕组铁芯三位于磁轭三与磁轭四之间的绕组空腔中，绕组铁芯四位于磁轭四与磁轭一之间的绕组空腔中。四个定子绕组的绕组线圈分别命名为绕组线圈B贰、绕组线圈A二、绕组线圈B壹、绕组线圈A一。绕组线圈B贰位于磁轭一与磁轭二之间的绕组空腔中，绕组线圈A二位于磁轭二与磁轭三之间的绕组空腔中，绕组线圈B壹位于磁轭三与磁轭四之间的绕组空腔中，绕组线圈A一位于磁轭四与磁轭一之间的绕组空腔中。单绕组两相无刷直流电动机有四个换相状态，其控制过程是：所述电动机在换相状态一时，霍尔元件A检测到转子磁极极性为S极，控制器芯片A反向导通，电流从控制器芯片A引脚Ⅴ流出，电流依次经过绕组线圈A二、绕组线圈A一，电流从控制器芯片A引脚Ⅰ流入。控制器芯片A反向导通时，绕组线圈A二左侧磁极极性是na极，绕组线圈A二右侧磁极极性是sa极。并且，绕组线圈A一左侧磁极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单绕组两相无刷直流电动机，包括定子部件、转子部件(11)、控制器(18)；其特征在于所述电动机转子磁极数为二极、定子绕组数为四个、定子绕组为单绕组工作方式；定子部件中有两相绕组，每相绕组包括两个绕组线圈(14)，同相序两个绕组线圈(14)在空间上相差一百八十度，相邻两个绕组线圈(14)属于不同相序，相邻两个绕组线圈(14)在空间上相差九十度；相邻两个绕组线圈(14)磁动势串联产生串联磁场，在电动机换相过程中，依次改变产生串联磁场的相邻两个绕组线圈(14)的不同组合，形成定子旋转磁场；控制器(18)采用两个普通微型单相无刷直流风机的控制器芯片(17)，控制器芯片(17)驱动类型属于单绕组工作方式；每个控制器芯片(17)内包含有一个霍尔传感器；或者，每个控制器芯片(17)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不同相序的绕组线圈(14)径向内侧；两个霍尔传感器放置位置在空间上相差九十度；控制器(18)使两相绕组的电流相位相差九十度电角度；控制器(18)的接线图中，绕组线圈A一(12)、绕组线圈A二(8)组成A相绕组，A相绕组由控制器芯片A (5)控制；绕组线圈B壹(10)、绕组线圈B贰(3)组成B相绕组，B相绕组由控制器芯片B (2)控制；控制器芯片A (5)的引脚Ⅲ连接电源母线(6)，控制器芯片A (5)的引脚Ⅱ连接接地点(7)，控制器芯片A (5)的引脚Ⅳ是漏极开路输出的转速信号或报警信号的引脚；控制器芯片A (5)的引脚Ⅰ连接绕组线圈A一(12)的尾端，绕组线圈A一(12)的首端连接绕组线圈A二(8)的尾端，绕组线圈A二(8)的首端连接控制器芯片A (5)的引脚Ⅴ；控制器芯片B (2)的引脚Ⅲ连接电源母线(6)，控制器芯片B (2)的引脚Ⅱ连接接地点(7)，控制器芯片B (2)的引脚Ⅳ是漏极开路输出的转速信号或报警信号的引脚；控制器芯片B (2)的引脚Ⅰ连接绕组线圈B壹(10)的尾端，绕组线圈B壹(10)的首端连接绕组线圈B贰(3)的尾端，绕组线圈B贰(3)的首端连接控制器芯片B (2)的引脚Ⅴ；定子部件包括定子铁芯(13)、四个绕组铁芯(16)和四个定子绕组，每个定子绕组包括绕组骨架(15)、绕组线圈(14)，绕组骨架(15)中间是骨架通孔(32)，绕组线圈(14)安装在绕组骨架(15)上；定子铁芯(13)中间是环形的极靴(48)，极靴(48)的中间是圆形的定子气隙内腔(23)，极靴(48)径向外侧边缘均布有四个定子磁极，依次是磁极一(21)、磁极二(24)、磁极三(27)、磁极四(30)，每个定子磁极径向外侧端部各有一个定子磁轭，分别是磁轭一(22)、磁轭二(25)、磁轭三(28)、磁轭四(31)，相邻两个定子磁轭之间是绕组空腔(19)，每个绕组空腔(19)沿着圆周方向两侧各有一个锁定凹槽(20)，锁定凹槽(20)的轮廓呈燕尾形，极靴(48)径向外侧边缘均布有四个隔磁凹槽(26)，每个隔磁凹槽(26)位于相邻两个定子磁极之间，每个隔磁凹槽(26)与定子气隙内腔(23)之间形成一个截面非常小的隔磁磁桥(29)；绕组铁芯(16)呈矩形，绕组铁芯(16)的两端各有一个锁定榫头(47)，锁定榫头(47)的轮廓呈燕尾形，锁定榫头(47)的轮廓与定子铁芯(13)的锁定凹槽(20)的轮廓相啮合；转子部件(11)包括转轴(33)、转子铁芯(34)、隔磁衬套(35)、永磁体(36)，转轴(33)呈圆柱形，隔磁衬套(35)呈圆筒形，隔磁衬套(35)的材质是非导磁材料，隔磁衬套(35)安装在转轴(33)径向外表面的中间位置；转子铁芯(34)呈圆筒形，转子铁芯(34)径向外表面安装有二个瓦片形的永磁体(36)，相邻永磁体(36)径向外表面互为异性磁极；转子铁芯(34)安装在隔磁衬套(35)的径向外表面；单绕组两相无刷直流电动机在装配时，把四个定子绕组的骨架通孔(32)分别安装在四个绕组铁芯(16)上，把绕组铁芯(16)两端的锁定榫头(47)安装在定子铁芯(13)的锁定凹槽(20)中，把控制器(18)安装在定子部件上，并把绕组线圈(14)与控制器(18)用导线(1)连接，再把转子部件(11)安装在定子铁芯(13)的定子气隙内腔(23)中；四个绕组铁芯(16)分别命名为绕组铁芯一(49)、绕组铁芯二(50)、绕组铁芯三(51)、绕组铁芯四(52)；绕组铁芯一(49)位于磁轭一(22)与磁轭二(25)之间的绕组空腔(19)中，绕组铁芯二(50)位于磁轭二(25)与磁轭三(28)之间的绕组空腔(19)中，绕组铁芯三(51)位于磁轭三(28)与磁轭四(31)之间的绕组空腔(19)中，绕组铁芯四(52)位于磁轭四(31)与磁轭一(22)之间的绕组空腔(19)中；四个定子绕组的绕组线圈(14)分别命名为绕组线圈B贰(3)、绕组线圈A二(8)...

【技术特征摘要】
1.一种单绕组两相无刷直流电动机，包括定子部件、转子部件(11)、控制器(18)；其特征在于所述电动机转子磁极数为二极、定子绕组数为四个、定子绕组为单绕组工作方式；定子部件中有两相绕组，每相绕组包括两个绕组线圈(14)，同相序两个绕组线圈(14)在空间上相差一百八十度，相邻两个绕组线圈(14)属于不同相序，相邻两个绕组线圈(14)在空间上相差九十度；相邻两个绕组线圈(14)磁动势串联产生串联磁场，在电动机换相过程中，依次改变产生串联磁场的相邻两个绕组线圈(14)的不同组合，形成定子旋转磁场；控制器(18)采用两个普通微型单相无刷直流风机的控制器芯片(17)，控制器芯片(17)驱动类型属于单绕组工作方式；每个控制器芯片(17)内包含有一个霍尔传感器；或者，每个控制器芯片(17)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不同相序的绕组线圈(14)径向内侧；两个霍尔传感器放置位置在空间上相差九十度；控制器(18)使两相绕组的电流相位相差九十度电角度；控制器(18)的接线图中，绕组线圈A一(12)、绕组线圈A二(8)组成A相绕组，A相绕组由控制器芯片A(5)控制；绕组线圈B壹(10)、绕组线圈B贰(3)组成B相绕组，B相绕组由控制器芯片B(2)控制；控制器芯片A(5)的引脚Ⅲ连接电源母线(6)，控制器芯片A(5)的引脚Ⅱ连接接地点(7)，控制器芯片A(5)的引脚Ⅳ是漏极开路输出的转速信号或报警信号的引脚；控制器芯片A(5)的引脚Ⅰ连接绕组线圈A一(12)的尾端，绕组线圈A一(12)的首端连接绕组线圈A二(8)的尾端，绕组线圈A二(8)的首端连接控制器芯片A(5)的引脚Ⅴ；控制器芯片B(2)的引脚Ⅲ连接电源母线(6)，控制器芯片B(2)的引脚Ⅱ连接接地点(7)，控制器芯片B(2)的引脚Ⅳ是漏极开路输出的转速信号或报警信号的引脚；控制器芯片B(2)的引脚Ⅰ连接绕组线圈B壹(10)的尾端，绕组线圈B壹(10)的首端连接绕组线圈B贰(3)的尾端，绕组线圈B贰(3)的首端连接控制器芯片B(2)的引脚Ⅴ；定子部件包括定子铁芯(13)、四个绕组铁芯(16)和四个定子绕组，每个定子绕组包括绕组骨架(15)、绕组线圈(14)，绕组骨架(15)中间是骨架通孔(32)，绕组线圈(14)安装在绕组骨架(15)上；定子铁芯(13)中间是环形的极靴(48)，极靴(48)的中间是圆形的定子气隙内腔(23)，极靴(48)径向外侧边缘均布有四个定子磁极，依次是磁极一(21)、磁极二(24)、磁极三(27)、磁极四(30)，每个定子磁极径向外侧端部各有一个定子磁轭...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓东，
申请(专利权)人：大连碧蓝节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21