双绕组两相无刷直流电动机制造技术

本实用新型专利技术是一种双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、定子槽数为四槽、定子绕组为双绕组工作方式。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，并且采用外接功率开关管扩充电流驱动能力，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。

Two phase brushless DC motor with two windings

The utility model relates to a double winding two-phase brushless DC motor, which relates to an electric motor, which comprises a stator component, a rotor component and a controller. The rotor pole number is double pole, the stator slot number is four slots, and the stator winding is double winding operation mode. Two phase winding current phase by ninety electrical degrees, there is no torque to zero point and does not require the use of asymmetric air gap structure, stator core middle pole ring, the motor air gap in the opening slot no cogging torque. Compared with the conventional single phase brushless DC fan, the distortion of the magnetic field in the air gap is small, the stator magnetomotive force harmonic loss is small, the output torque is large, and the motor efficiency is high. The controller uses two common micro single phase brushless DC fan controller chip, and uses the external power switch tube to expand the current drive capability, has the advantages of low cost. The rotor pole number is the dipole, the rotor pole arc angle is large, the Holzer element tracking rotor permanent magnet pole state precision is high, is not easy to produce runaway phenomenon.

【技术实现步骤摘要】
双绕组两相无刷直流电动机
本专利技术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。
技术介绍
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。
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。本专利技术的实施方案如下：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。或者，控制器采用外接功率开关管扩充电流驱动能力，该控制器中还包括四个功率开关模块。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一、绕组线圈B二组成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一的首端，绕组线圈B一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二的首端，绕组线圈B二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。或者，控制器采用外接功率开关管扩充电流驱动能力，该控制器的接线图中，功率开关管采用场效应管或三极管，每个功率开关模块中包括功率开关管和限流偏置电阻，在采用P沟道结型场效应管的功率开关模块中，限流偏置电阻并联在功率开关管的栅极和源极之间。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一＇、绕组线圈B二＇20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连接功率开关模块A一的栅极，功率开关模块A一的源极连接电源母线，功率开关模块A一的漏极连接绕组线圈A一＇的尾端，绕组线圈A一＇的首端连接接地点。控制器芯片A＇的引脚Ⅲ连接功率开关模块A二的栅极，功率开关模块A二的源极连接电源母线，功率开关模块A二的漏极连接绕组线圈A二＇的尾端，绕组线圈A二＇的首端连接接地点。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连接功率开关模块B一的栅极，功率开关模块B一的源极连接电源母线，功率开关模块B一的漏极连接绕组线圈B一＇的尾端，绕组线圈B一＇的首端连接接地点。控制器芯片B＇的引脚Ⅲ连接功率开关模块B二的栅极，功率开关模块B二的源极连接电源母线，功率开关模块B二的漏极连接绕组线圈B二＇的尾端，绕组线圈B二＇的首端连接接地点。接地点连接直流电源负极，电源母线连接直流电源正极。定子部件包括定子铁芯、定子磁轭和四个定子绕组，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。定子磁轭呈环形，定子磁轭径向内侧边缘均布四个连接凹槽，连接凹槽的轮廓呈燕尾形。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，依次是定子磁极B二、定子磁极A二、定子磁极B一、定子磁极A一，每个定子磁极径向外侧端部各有一个连接榫头，连接榫头的轮廓呈燕尾形，并且连接榫头的轮廓与定子磁轭的连接凹槽的轮廓相啮合。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。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。双绕组两相无刷直流电动机在装配时，把四个定子绕组分别安装在定子铁芯的定子磁极上，把定子铁芯的连接榫头安装在定子磁轭的连接凹槽中，把控制器安装在定子部件上，并把绕组线圈与控制器用导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双绕组两相无刷直流电动机，包括定子部件、转子部件(6)、控制器(30)；其特征在于双绕组两相无刷直流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(30)采用两个普通微型单相无刷直流风机的控制器芯片(29)，每个控制器芯片(29)内包含有一个霍尔传感器；或者，每个控制器芯片(29)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(30)使两相绕组的电流相位相差九十度电角度；或者，控制器(30)采用外接功率开关管(15)扩充电流驱动能力，该控制器(30)中还包括四个功率开关模块；控制器(30)的接线图中，绕组线圈A一(4)、绕组线圈A二(9)组成A相绕组，A相绕组由控制器芯片A(3)控制；绕组线圈B一(12)、绕组线圈B二(7)组成B相绕组，B相绕组由控制器芯片B(10)控制；控制器芯片A(3)的引脚Ⅱ连接接地点(1)，控制器芯片A(3)的引脚Ⅰ连接绕组线圈A一(4)的首端，绕组线圈A一(4)的尾端连接电源母线(11)；控制器芯片A(3)的引脚Ⅲ连接绕组线圈A二(9)的首端，绕组线圈A二(9)的尾端连接电源母线(11)；控制器芯片B(10)的引脚Ⅱ连接接地点(1)，控制器芯片B(10)的引脚Ⅰ连接绕组线圈B一(12)的首端，绕组线圈B一(12)的尾端连接电源母线(11)；控制器芯片B(10)的引脚Ⅲ连接绕组线圈B二(7)的首端，绕组线圈B二(7)的尾端连接电源母线(11)；接地点(1)连接直流电源负极，电源母线(11)连接直流电源正极；或者，控制器(30)采用外接功率开关管(15)扩充电流驱动能力，该控制器(30)的接线图中，功率开关管(15)采用场效应管或三极管，每个功率开关模块中包括功率开关管(15)和限流偏置电阻(16)，在采用P沟道结型场效应管的功率开关模块中，限流偏置电阻(16)并联在功率开关管(15)的栅极和源极之间；绕组线圈A一＇(18)、绕组线圈A二＇(22)组成A相绕组，A相绕组由控制器芯片A ＇(17)控制；绕组线圈B一＇(26)、绕组线圈B二＇(20)组成B相绕组，B相绕组由控制器芯片B ＇(24)控制；控制器芯片A ＇(17)的引脚Ⅱ连接接地点(1)，控制器芯片A ＇(17)的引脚Ⅰ连接功率开关模块A一(13)的栅极，功率开关模块A一(13)的源极连接电源母线(11)，功率开关模块A一(13)的漏极连接绕组线圈A一＇(18)的尾端，绕组线圈A一＇(18)的首端连接接地点(1)；控制器芯片A ＇(17)的引脚Ⅲ连接功率开关模块A二(14)的栅极，功率开关模块A二(14)的源极连接电源母线(11)，功率开关模块A二(14)的漏极连接绕组线圈A二＇(22)的尾端，绕组线圈A二＇(22)的首端连接接地点(1)；控制器芯片B ＇(24)的引脚Ⅱ连接接地点(1)，控制器芯片B ＇(24)的引脚Ⅰ连接功率开关模块B一(25)的栅极，功率开关模块B一(25)的源极连接电源母线(11)，功率开关模块B一(25)的漏极连接绕组线圈B一＇(26)的尾端，绕组线圈B一＇(26)的首端连接接地点(1)；控制器芯片B ＇(24)的引脚Ⅲ连接功率开关模块B二(23)的栅极，功率开关模块B二(23)的源极连接电源母线(11)，功率开关模块B二(23)的漏极连接绕组线圈B二＇(20)的尾端，绕组线圈B二＇(20)的首端连接接地点(1)；接地点(1)连接直流电源负极，电源母线(11)连接直流电源正极；定子部件包括定子铁芯(31)、定子磁轭(32)和四个定子绕组，每个定子绕组包括绕组骨架(27)、绕组线圈(28)，绕组骨架(27)中间是骨架通孔(42)，绕组线圈(28)安装在绕组骨架(27)上；定子磁轭(32)呈环形，定子磁轭(32)径向内侧边缘均布四个连接凹槽(33)，连接凹槽(33)的轮廓呈燕尾形；定子铁芯(31)中间是环形的极靴(85)，极靴(85)的中间是圆形的定子气隙内腔(39)，极靴(85)径向外侧边缘均布有四个定子磁极，依次是定子磁极B二(36)、定子磁极A二(37)、定子磁极B一(40)、定子磁极A一(41)，每个定子磁极径向外侧端部各有一个连接榫头(34)，连接榫头(34)的轮廓呈燕尾形，并且连接榫头(34)的轮廓与定子磁轭(32)的连接凹槽(33)的轮廓相啮合；极靴(85)径向外侧边缘均布有四个隔磁凹槽(38)，每个隔磁凹槽(38)位于相邻两个定子磁极之间，每个隔磁凹槽(38)与定子气隙内腔(39)之间形成一个截面非常小的隔磁磁桥(35)；转子部件(6)包括转轴(4...

【技术特征摘要】
1.一种双绕组两相无刷直流电动机，包括定子部件、转子部件(6)、控制器(30)；其特征在于双绕组两相无刷直流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(30)采用两个普通微型单相无刷直流风机的控制器芯片(29)，每个控制器芯片(29)内包含有一个霍尔传感器；或者，每个控制器芯片(29)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(30)使两相绕组的电流相位相差九十度电角度；或者，控制器(30)采用外接功率开关管(15)扩充电流驱动能力，该控制器(30)中还包括四个功率开关模块；控制器(30)的接线图中，绕组线圈A一(4)、绕组线圈A二(9)组成A相绕组，A相绕组由控制器芯片A(3)控制；绕组线圈B一(12)、绕组线圈B二(7)组成B相绕组，B相绕组由控制器芯片B(10)控制；控制器芯片A(3)的引脚Ⅱ连接接地点(1)，控制器芯片A(3)的引脚Ⅰ连接绕组线圈A一(4)的首端，绕组线圈A一(4)的尾端连接电源母线(11)；控制器芯片A(3)的引脚Ⅲ连接绕组线圈A二(9)的首端，绕组线圈A二(9)的尾端连接电源母线(11)；控制器芯片B(10)的引脚Ⅱ连接接地点(1)，控制器芯片B(10)的引脚Ⅰ连接绕组线圈B一(12)的首端，绕组线圈B一(12)的尾端连接电源母线(11)；控制器芯片B(10)的引脚Ⅲ连接绕组线圈B二(7)的首端，绕组线圈B二(7)的尾端连接电源母线(11)；接地点(1)连接直流电源负极，电源母线(11)连接直流电源正极；或者，控制器(30)采用外接功率开关管(15)扩充电流驱动能力，该控制器(30)的接线图中，功率开关管(15)采用场效应管或三极管，每个功率开关模块中包括功率开关管(15)和限流偏置电阻(16)，在采用P沟道结型场效应管的功率开关模块中，限流偏置电阻(16)并联在功率开关管(15)的栅极和源极之间；绕组线圈A一＇(18)、绕组线圈A二＇(22)组成A相绕组，A相绕组由控制器芯片A＇(17)控制；绕组线圈B一＇(26)、绕组线圈B二＇(20)组成B相绕组，B相绕组由控制器芯片B＇(24)控制；控制器芯片A＇(17)的引脚Ⅱ连接接地点(1)，控制器芯片A＇(17)的引脚Ⅰ连接功率开关模块A一(13)的栅极，功率开关模块A一(13)的源极连接电源母线(11)，功率开关模块A一(13)的漏极连接绕组线圈A一＇(18)的尾端，绕组线圈A一＇(18)的首端连接接地点(1)；控制器芯片A＇(17)的引脚Ⅲ连接功率开关模块A二(...

【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：新型
国别省市：辽宁,21