CN102088234A - 无刷直流电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无刷直流电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述定子包括4n个凸出的齿及位于相邻齿间的槽，两相绕组分别位于相应的槽内，每相绕组跨越至少两个齿，所述转子包括由永久磁铁形成的6n个磁极，n为大于等于1的正整数。所述绕组采用90度电角度驱动，两相绕组的电角度相位差为90度，在每一段时间内只有一相绕组通电，且同一槽内的线圈的电流方向相同，避免了现有的两相无刷直流电机中部分槽内的两股线圈的电流方向相反做功相抵的情形，从而输出效率高，节约能源。

Description

无刷直流电机
技术领域
本发明涉及无刷直流电机。
背景技术
常规的永磁直流(PMDC)电机一般采用换向器和电刷组成的换向系统。在许多特殊的应用场合，尤其是低端应用领域，此类电机应用较广泛。
然而，从不同电压的各种汽车到专门的电力设备，对电子控制系统的依赖性正在增加。同时，长寿命，高效率，可靠性强，低电磁干扰和噪声这些参数变得更加重要。无刷直流(BLDC)电机能满足上述要求，而且，和电刷相关的问题亦得到消除，从而无刷直流电机得到推广。
业界常用的无刷直流(BLDC)电机一般为三相无刷直流电机，然而三相无刷直流电机铁心和绕组的加工和绕线工艺相对较复杂；而且，三相无刷直流电机通常需要采用6个功率管3相全桥控制器，成本高，相应的触发控制电路元件多，成本高，电路较复杂。
从而，业界开始研发两相无刷直流电机，如欧洲专利公开第EP2028747号公开了一种两相无刷直流电机，然而，此种设计采用集中式绕组、180度电角度导通，部分槽内的两股线圈的电流方向相反，产生的磁场相互抵消，这两股线圈不产生转矩，采用此种设计的电机效率不高。
本发明旨在研发一种效率相对较高、成本相对较低的无刷直流电机。
发明内容
本发明提供一种无刷直流电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，其特征在于：所述定子包括若干个凸出的齿及位于相邻齿间的槽，两相绕组分别位于相应的槽内，每相绕组跨越至少两个齿，所述转子包括永久磁铁，所述永久磁铁形成若干个磁极。
本发明进一步的改进在于：所述定子包括4n个齿，所述转子形成6n个磁极，n为大于等于1的正整数
本发明进一步的改进在于：所述绕组采用90度电角度驱动，两相绕组的电角度相位差为90度。
本发明进一步的改进在于：所述电机为内转子式。
本发明进一步的改进在于：所述电机为外转子式，所述转子包括铁壳，磁铁安装于铁壳内表面上。
本发明进一步的改进在于：所述定子包括4个齿，每相绕组跨越2个齿，所述转子包括6个磁极，所述磁铁沿径向极化。
本发明提供一种无刷直流电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述定子包括4n个凸出的齿及位于相邻齿间的槽，两相绕组分别位于相应的槽内，同一槽内的绕组的电流方向相同，所述转子包括永久磁铁，所述永久磁铁形成6n个磁极，n为大于等于1的正整数。
本发明进一步的改进在于：所述绕组采用90度电角度驱动，两相绕组的电角度相位差为90度。
本发明所举实施例具有的有益效果：在每一段时间内只有一相绕组通电，同一槽内的线圈的电流方向相同，避免了现有技术的两相无刷直流电机中部分槽内的两股线圈的电流方向相反做功相抵的情形，从而输出效率高，节约能源。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
附图中：
图1所示为本发明一实施例的无刷直流电机的定子横截面示意图；
图2所示为本发明一实施例的无刷直流电机的横截面示意图；
图3所示为本发明一实施例的无刷直流电机的定子绕组导通示意图；
图4所示为本发明另一实施例的无刷直流电机的横截面示意图；
图5所示为图4的无刷直流电机的定子绕线示意图；
图6所示为本发明一实施例的无刷直流电机的两相绕组的驱动电路图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
依本发明实施例的一种无刷直流电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述定子包括4n个凸出的齿及位于相邻齿间的槽，所述定子还包括两相绕组分别位于相应的槽内，每相绕组跨越至少两个齿，同一槽内的绕组的电流方向相同，所述转子包括永久磁铁，所述永久磁铁形成6n个磁极，n为大于等于1的正整数。
下面以n等于1为例进行详细说明。
请参阅图1至图2，所述电机为内转子式，包括定子10和位于定子10内的转子30。所述定子10包括定子铁心12和绕组22。所述铁心12由复数片芯片沿电机轴线方向堆叠而成，包括圆桶状的轭部14和4个从轭部14沿径向向内延伸的齿161～164，所述齿161～164沿轭部14周向均匀分布，相邻齿161～164之间形成槽181～184。所述绕组22包括两相绕组A和B，其中，绕组A跨越齿161和162或163和164收容于槽181和槽183内，绕组B跨越齿162和163或164和161收容于槽182和槽184内。所述转子30包括6个由永久磁铁形成的磁极，所述磁铁沿径向极化，沿转子周向均匀分布。
图3所示为绕组A和B的驱动电压图。
请参阅图3，所述绕组A和B为30度机械角度(90度电角度)驱动，电角度相位差90度，即在每一段时间内只有一相绕组通电，同一槽内的线圈的电流方向相同，避免了现有的两相无刷直流电机中部分槽内的两股线圈的电流方向相反做功相抵的情形，从而输出效率高，节约能源。
请参阅图4和图5，本发明的电机还可为外转子式，即定子10位于转子30内，所述定子10包括沿径向向外凸出的齿161～164，所述齿161～164沿转子周向均匀分布，相邻齿161～164之间形成槽181～184，其中，绕组A收容于槽181和槽183内，绕组B收容于槽182和槽184内。所述转子30包括铁壳32和6个由永久磁铁形成的磁极，所述磁铁沿径向极化，沿转子周向均匀分布于铁壳32的内表面。
图6所示为绕组A和B的驱动电路图。
请参阅图6，所述定子绕组驱动电路采用2相半桥控制器，所述控制器包括4个三极管Q1～Q4和4个二极管D1～D4，通过控制所述4个三极管Q1～Q4导通或截止，可获得图3所示的电压图。
相较于现有的三相无刷直流电机，上述实施例的电机，铁心和绕组的加工和绕线工艺相对简单，工艺性好，驱动控制电路元件较少，成本低。
可以理解地，n还可以等于2、3等正整数。当n等于2时，所述定子包括8个齿，所述转子包括12个磁极，每相绕组跨越4个齿，所述绕组采用90度电角度驱动；当n等于3时，所述定子包括12个齿，所述转子包括18个磁极，每相绕组跨越6个齿，所述绕组为90度电角度驱动。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种无刷直流电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，其特征在于：所述定子包括若干个凸出的齿及位于相邻齿间的槽，两相绕组分别位于相应的槽内，每相绕组跨越至少2个齿，所述转子包括永久磁铁，所述永久磁铁形成若干个磁极。
2.如权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述定子包括4n个齿，所述转子形成6n个磁极，n为大于等于1的正整数。
3.如权利要求2所述的无刷直流电机，其特征在于：所述绕组采用90度电角度驱动，两相绕组的电角度相位差为90度。
4.如权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述电机为内转子式。
5.如权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述电机为外转子式，所述转子包括铁壳，磁铁安装于铁壳内表面上。
6.如权利要求1至5任一项所述的无刷直流电机，其特征在于：所述定子包括4个齿，每相绕组跨越2个齿，所述转子包括6个磁极，所述磁铁沿径向极化。
7.如权利要求1至5任一项所述的无刷直流电机，其特征在于：所述电机绕组的驱动电路采用2相半桥控制器，所述控制器包括4个三极管和4个二极管，每一三极管与一相应的二极管并联。
8.一种无刷直流电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，其特征在于：所述定子包括4n个凸出的齿及位于相邻齿间的槽，两相绕组分别位于相应的槽内，同一槽内的绕组的电流方向相同，所述转子包括永久磁铁，所述永久磁铁形成6n个磁极，n为大于等于1的正整数。
9.如权利要求8所述的无刷直流电机，其特征在于：所述绕组采用90度电角度驱动，两相绕组的电角度相位差为90度。
10.如权利要求9所述的无刷直流电机，其特征在于：所述定子包括4个齿，每相绕组跨越2个齿，所述转子包括6个磁极，所述磁铁沿径向极化。
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