CN104578652A - 单极线圈电机 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种单极线圈电机。本发明实施例的单极线圈电机由多相单极线圈和驱动电路组成，其中多相单极线圈是将如直流电动机的转子线圈无头无尾的环形连接而成的线圈以一定的间距分开排列形成多个端子并连接相对称的两个端子作为一个相，驱动电路用于驱动各相的单极线圈。所述驱动电路接收用于检测磁极位置的光学传感器或者霍尔传感器的信号而生成两个触发信号，将触发信号提供到连接单极线圈与电源的阴极和阳极的两个开关，在一定时间内连接单极线圈与电源，从而驱动电机。

Description

单极线圈电机
技术领域
本发明涉及一种使用单极线圈的单极线圈电机，更具体地涉及一种使用单极线圈将驱动电路与电机一体化的驱动电路一体型无刷单极线圈电机。
背景技术
众所周知，三相无刷电机为星形连接(Y-connection)时，缠在电机上的线圈中2/3用于电机驱动，而三相单极线圈时，缠在电机上的线圈中仅1/3用于电机驱动。
图1显示了现有的二极三相单极线圈电机，其作为用于检测磁极位置的传感器使用光电晶体管(Phototransistor)。
参见图1，三个光电晶体管PT1、PT2、PT3的位置相隔120度，通过连接在电机轴的旋转快门SH依次曝光。
如图所示，当转子RT的S极位置与定子ST的凸极P2一致时，光电晶体管PT1感应到光线接通(turn on)晶体管Tr1让电流流过线圈W1，致使凸极P1变成S极沿箭头方向吸引转子RT的N极。当转子RT的N极到达与凸极P1一致的位置时，与转子RT的轴结合的快门SH就会遮住光电晶体管PT1，而光电晶体管PT2曝光接通晶体管Tr2让电流流过线圈W2，凸极P2变成S极使转子RT的N极沿箭头方向旋转到达与凸极P2一致的位置。这一瞬间快门SH将遮住光电晶体管PT2，而光电晶体管PT3曝光电流流过线圈W3，凸极P3吸引转子的N极，使转子RT继续旋转。
现有的单极线圈电机由针对各相用于检测磁极位置的传感器和用于将单极线圈连接到电源的开关及单极线圈组成，驱动电路简单易于内置在电机中，然而，如上所述，每瞬间线圈中仅有1/3用于电机驱动，因此输出及性能不如使用线圈中2/3的三相无刷电机。
因此，三相单极线圈电机的性能和输出与三相无刷电机相比很差。然而，三相无刷电机的驱动电路复杂，除了输出小的电机之外，很难制造内置有驱动电路的驱动电路一体型无刷电机，因此如果不是无传感电机(Sensorless Motor),则需要将传感器连接在电机与驱动电路之间才能驱动电机，存在布线复杂的问题。
该背景技术部分的内容是为了助于理解本发明的背景，可能包括本领域技术人员不知道的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用单极线圈，还超越三相无刷电机的性能和输出的单极线圈电机。
本发明的另目的是提供一种为内置无刷电机的驱动电路而使用单极线圈的驱动电路一体型无刷电机。
本发明又一目的是提供一种由多相单极线圈和驱动电路组成的单极线圈电机，其中多相单极线圈是将如直流电动机的转子线圈无头无尾的环形连接而成的线圈以一定的间距分开排列形成多个端子并连接相对称的两个端子作为一个相，驱动电路用于驱动各相的单极线圈。
为达到上述目的，本发明实施例的单极线圈电机，包括：至少两个磁极，用于形成转子；单极线圈，多个线圈环形连接以形成定子；及形成于所述多个线圈环形连接的各连接点上的端子，针对所述磁极，相对称的每两个端子连接到电源，其中所述相对称的两个端子和介于该两个端子之间的线圈形成针对所述电机的各相(phase)的单极线圈。
为形成所述单极线圈而环形连接的线圈的数量可为所述磁极的数量乘于相数的乘积的倍数。
所述单极线圈是安装在所述定子槽(slot)里的线圈，或者对于无槽(slotless)电机是均匀地缠在定子上的线圈。
本发明实施例的单极线圈电机还可包括驱动电路，所述驱动电路包括：传感器，用于检测所述电机的每个相的磁极位置；至少两个开关，将所述单极线圈连接到用于驱动所述电机的电源的阴极和阳极；及至少一个触发开关，接收所述传感器的信号，并将触发(trigger)信号传送到所述至少两个开关。
所述驱动电路的触发开关包括P-MOSFET或者PNP晶体管，以便在电源未供应到检测所述磁极位置的所述传感器时，断开所述单极线圈的连接；连接所述电源的阴极与所述单极线圈的所述开关可包括N-MOSFET或者NPN晶体管；连接所述电源的阳极与所述单极线圈的所述开关可包括P-MOSFET或者PNP晶体管。
所述触发开关的所述P-MOSFET的触发(trigger)端子或者所述PNP晶体管的基极(Base)端子与电源的阳极之间以及检测所述磁极位置的所述传感器的输出之间分别连接电阻，根据检测所述磁极位置的所述传感器的输出信号可开启或关闭触发开关。
所述触发开关的所述P-MOSFET的源极(source)端子上连接与所述电源的阳极连接的电阻，并且所述P-MOSFET的漏极(Drain)端子上连接与电源的阴极连接的电阻；或者所述触发开关的所述PNP晶体管的发射极(Emitter)端子上连接与电源的阳极连接的电阻，并且所述PNP晶体管的集电极端子上连接与电源的阴极连接的电阻，当所述触发开关开启，电流就会通过所述两个电阻从所述电源的阳极流向所述电源的阴极，并向连接所述电源的阴极与所述单极线圈的所述开关提供第一触发信号，向连接所述电源的阳极与所述单极线圈的所述开关提供与所述第一触发信号位相相反的第二触发信号，从而可连接所述单极线圈与所述电源。
作为所述触发开关使用P-MOSFET，可将触发信号提供到连接所述单极线圈与所述电源的阴极、阳极的开关，所述触发信号是通过连接在所述触发开关的P-MOSFET的源极端子与电源的阳极之间的电阻和连接在所述触发开关P-MOSFET的漏极端子与电源的阴极之间的电阻的电压分配，电压被分配的触发信号。
作为触发器开关使用PNP晶体管，通过分别连接于所述PNP晶体管的基极端子与电源的阳极之间以及所述PNP晶体管的基极端子与检测所述磁极位置的所述传感器的输出之间的电阻、连接于所述PNP晶体管的发射极端子与电源的阳极之间的电阻、及连接于所述PNP晶体管的集电极端子与电源的阴极之间的电阻的相关关系来降低连接所述MOSFT开关的触发器与源极之间的电压，或者降低所述晶体管的基极和发射极之间的电压，从而在规定电压以上的电压下也能进行驱动。
本发明实施例的所述单极线圈电机可包括圆盘形霍尔磁铁，该圆盘形霍尔磁铁检测所述磁极的位置使所述单极线圈在一定时间内与所述电源连接，所述电机为二极三相电机时，由120°间距的N极和两个120°间距的S极组成的圆盘形霍尔磁铁其N极配置在两个S极之间，所述电机为四极三相电机时，由两个60°间距的N极和四个60°间距的S极组成的圆盘形霍尔磁铁其两个N极相向地对称配置，而两个S极分别配置在两个N极之间。
所述N极与S极的位置可替换。
所述电机为所述二极三相电机时，使一个N极的间距小于120°，所述电机为所述四极三相电机时，使两个N极的间距小于60°，可将电容器并列连接在用于连接所述单极线圈与电源的阴极和阳极的开关上。
所述电机的每个相具有相应于所述单极线圈的+电流方向的磁极位置检测传感器和相应于所述单极线圈的-电流方向的磁极位置检测传感器，这些磁极位置检测传感器连接于触发开关，并且相应于所述单极线圈的+电流方向的磁极位置检测传感器连接于所述电源，使所述转子磁铁正方向旋转，或者相应于所述单极线圈的-电流方向的所述磁极位置检测传感器连接于所述电源，使所述转子磁铁反方向旋转。
如上所述，根据本发明的实施例使用环形连接而成的单极线圈来驱动电机。即，不是只使用部分线圈而是使用所有线圈来驱动电机，因此电机的输出和性能可以超越三相无刷电机。
根据本发明的实施例包括驱动电路，该驱动电路包括传感器，用于检测电机的每个相的磁极位置；至少两个开关，将所述单极线圈连接到用于驱动所述电机的电源的阴极和阳极；及至少一个触发开关，接收所述传感器的信号，并将触发信号传送到所述至少两个开关，因此能够将内置有驱动电路的无刷电机适用于小型电机。
根据本发明的实施例，在与用于检测电机各相的磁极位置的传感器对称的位置上布置相同的传感器，通过激活相应的传感器能够使电机正反转。
附图说明
图1为根据现有技术的二极三相单极线圈电机的示意图。
图2为针对一个相显示出本发明实施例的二极三相单极线圈电机的驱动原理的概念图。
图3A及图3B分别为本发明实施例的环形连接而成的二极三相单极线圈及环形连接而成的四极三相单极线圈的示意图。
图4A及图4B分别为本发明实施例的低电压单相驱动电路图及高电压单相驱动电路图。
图5A及图5B分别为本发明实施例的低电压二极三相驱动电路图及高电压二极三相驱动电路图。
图6A及图6B分别为本发明实施例的二极三相霍尔磁铁的分布图及四极三相霍尔磁铁的分布图。
图7为本发明实施例的为防止电流短路增加电容器的驱动电路图。
图8A及图8B分别为本发明实施例的供正反转的二极三相单极线圈电机的霍尔集成电路和单极线圈的分布图及供正反转的四极三相单极线圈电机的霍尔集成电路和单极线圈的分布图。
图9为本发明实施例的具有正反转功能的三相单极线圈电机的驱动电路图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例，以使所属领域的普通技术人员容易实施。然而，本发明并不局限于下述实施例，能够以其他形态具体实施。
在通篇说明书中，某一部分包括某一构件时，除非另有特别说明，否则就表示进一步包括其他构件，而不是排除其他构件。
首先，根据本发明实施例的单极线圈电机的单极线圈(UC；Unipolar Coil)和驱动电路，虽然不同于以往的单极线圈电机，但是可通过与以往的单极线圈电机相同的方法来驱动。
图2中针对一个相显示出本发明实施例的作为用于检测形成转子的磁极位置的传感器使用霍尔传感器(Hall Sensor)的二极三相单极线圈电机的驱动原理。
三个霍尔集成电路H(图2中为了方便起见仅图示出一个)以120度间距放置，结合在电机轴上的由120度间距的N极和240度间距的S极组成的霍尔磁铁与霍尔集成电路H相对。
霍尔集成电路H通过霍尔磁铁的N极可处于低输出(Low)状态，通过S极可处于高输出(High)状态。如图2所示，转子的N极和S极以通过环形接法形成的单极线圈UC的相对称的两端TM为边界时，在边界处转子位于±60度之间的期间内，触发开关q被霍尔集成电路H接通。
当触发开关q被接通，开关q两边的连接于电源的阴极(-)和阳极(+)的电阻R1、R2上就会有电流流过，从而产生通过连接在电源的阴极(-)的电阻R1电压由低变高的触发信号，并产生通过连接在电源的阳极(+)的电阻R2电压由高变低的触发信号。
连接电源的阴极(-)与单极线圈UC的开关Q1为N-MOSFET或者NPN晶体管，通过电压由低变高的触发信号被接通，连接电源的阳极(+)与单极线圈UC的开关Q2为P-MOSFET或者PNP晶体管，通过电压由高变低的触发信号被接通。
通过两个开关Q1、Q2将单极线圈UC连接到电源，电流就会沿箭头方向流过单极线圈UC，藉由转子的磁场和用+方向及-方向表示的单极线圈UC的电流转子进行旋转。
本发明实施例的单极线圈电机可用三相以上的多相单极线圈驱动电机，虽然相数越多电流和转矩的脉动越小，但是驱动电路的元件数会随相数成倍增加。在本说明书中以最简单的三相单极线圈电机为标准进行说明。
对于本发明实施例的单极线圈UC，如图3所示，将磁极数乘于相数的线圈通过环连接法(Ring Connection)连接后，以各线圈的连接点作为端子，针对磁极将相对称的每两个端子连接到电源，就可以形成各相的单极线圈UC。
对于二极三相的单极线圈UC，如图3A所示，若将六个线圈UC1～UC6的连接点作为C1、C2、C3、C4、C5、C6，就可以通过如下方式形成三相单极线圈UC：针对磁极形成以相对称的线圈的连接点C1和C4作为端子的U相单极线圈，并将电源的阳极连接到C1，将电源的阴极连接到C4；形成以连接点C3和C6作为端子的V相单极线圈，并将电源的阳极连接到C3，将电源的阴极连接到C6；形成以连接点C5和C2作为连接点的W相单极线圈，并将电源的阳极连接到C5，将电源的阴极连接到C2。
对于四极三相单极线圈，如图3B所示，若将十二个线圈连接点作为C1～C12，就可以通过如下方式形成三相单极线圈UC：将以线圈的连接点C1和C4作为端子，并且电源的阳极连接到C1，电源的阴极连接到C4的单极线圈和以线圈的连接点C7和C10作为端子，并且电源的阳极连接到C7，电源的阴极连接到C10的单极线圈串联或者并联，以形成U相单极线圈，再用同样的方式形成V相和W相的单极线圈。
二极三相单极线圈的六个线圈UC1～UC6和四极三相单极线圈的十二个线圈UC1～UC12可以是安装在槽里的线圈，可以是均匀缠绕的线圈，如无槽(Slotless)电机。
以下，说明本发明实施例的单极线圈电机的驱动电路。
作为将本发明实施例的单极线圈UC连接到电源的阴极和阳极的开关，如果使用MOSFET或者晶体管，MOSFET的源极(Source)和触发器(Trigger)之间的电压和晶体管的基极(Base)和发射极(Emitter)之间的电压就存在极限值，以该电压极限值为基准，可分为低电压驱动电路和高电压驱动电路。
对于所述低电压驱动电路，如图4A所示，随着用于检测磁极位置的霍尔集成电路H的信号由高变低，连接电源的阳极(+)与单极线圈UC的开关Q2会开启，同时触发开关q开启电流就会流过连接在触发开关q与电源的阴极(-)之间的电阻R产生由低变高的触发信号，通过所述触发信号连接电源的阴极(-)与单极线圈UC的开关Q1开启，在一定时间内让电流通过相应的单极线圈UC，从而能够驱动转子永磁铁。
在本发明实施例中，可用光学传感器替代霍尔集成电路H，而触发开关q可使用P-MOSFET，以便在霍尔集成电路H的电源断开时，断开单极线圈UC的连接。连接电源的阴极(-)与单极线圈UC的开关Q1可使用N-MOSFET或者NPN晶体管，连接电源的阳极(+)与单极线圈UC的开关Q2可使用P-MOSFET或者PNP晶体管。
由于触发开关q为P-MOSFET，因此霍尔集成电路H以由高变低的信号开启触发开关q，就可以将电源连接到单极线圈UC。
对于高电压驱动电路，如图4B所示，随着用于检测磁极位置的霍尔集成电路H的信号由高变低触发开关q开启，电流就会流过连接于电源的阴极(-)的电阻R1和连接于电源的阳极(+)的电阻R2，电阻R1将由低变高的触发信号提供到连接电源的阴极(-)与单极线圈UC的开关Q1，使开关Q1开启,电阻R2将由高变低的触发信号提供到连接电源的阳极(+)与单极线圈UC的开关Q2，使开关Q2开启，在一定时间内让电流通过相应的单极线圈UC，从而能够驱动转子永磁铁。
电阻r1、r2连接于霍尔集成电路H和电源的阳极(+)，通过电阻r1、r2的电压分配来调整用作触发开关q的P-MOSFET的源极和触发器之间的电压或者PNP晶体管的基极和发射极之间的电压，而且触发开关q两边有电阻R1、R2连接于电源的阴极和阳极，通过电阻R1、R2的电压分配来调整用作连接电源的阴极与单极线圈UC的开关Q1的N-MOSFET的源极和触发器之间的电压或者NPN晶体管的基极和发射极之间的电压，并调整连接电源的阳极(+)与单极线圈UC的P-MOSFET的源极和触发器之间的电压或者PNP晶体管的基极和发射极之间的电压。
如果作为触发开关q使用P-MOSFET，通过电阻R1、R2的电压分配来分配的触发信号就会被提供到连接电源的阴极、阳极与单极线圈UC的开关Q1、Q2，如果作为触发器开关q使用PNP晶体管，就会根据电阻r1、r2和电阻R1、R2的相关关系分配电压，因此对于电压非常高的电源，也容易将电压降到MOSFET的源极和触发器之间的规定电压和晶体管的基极和发射极之间的规定电压。
低电压三相驱动电路与高电压三相驱动电路可通过将低电压单相驱动电路或高电压单相驱动电路与图3所示的各相单极线圈连接而构成。
如图5A和5B所示的低电压三相驱动电路与高电压三相驱动电路是将低电压单相驱动电路或者连接高电压单相驱动电路与图3A的二极三相单极线圈的各相单极线圈连接而成的。
以下，说明本发明实施例的单极线圈电机所具备的霍尔磁铁。
本发明实施例的霍尔集成电路H检测磁极位置使电流在一定时间内流过单极线圈，从而驱动转子永磁铁，为此霍尔集成电路另需要霍尔磁铁。
对于二极三相电机，需要由120°间距的N极和240°间距的S极组成的霍尔磁铁或者120°间距的S极和240°间距的N极组成的霍尔磁铁，对于四极三相电机，需要由60°间距的N极和120°间距的S极组成的霍尔磁铁或者60°间距的S极和120°间距的N极组成的霍尔磁铁。
对于二极三相电机，如图6A所示，由一个120°间距的N极和两个120°间距的S极组成的圆盘形磁铁CM其一个N极配置在两个S极之间，并使一个N极小于120°，从而能够防止相邻的两个单极线圈同时连接。
对于四极三相电机，如图6B所示，由两个60°间距的N极和四个60°间距的S极组成的圆盘形磁铁CM其两个N极磁铁彼此相向地对称配置，并使两个N极小于60°，从而能够防止相邻的两个单极线圈同时连接。
所述N极与S极根据霍尔集成电路其作用互换也无妨。
为了防止相邻的两个单极线圈同时连接，二极三相电机使磁极的间距小于120°，四极三相电机使磁极的间距小于60°，这样可能会出现单极线圈上没有电流流过的瞬间。为了阻止如上所述的电流短路，在本发明实施例中，如图7所示，可将电容器C1、C2并列连接在用于连接单极线圈UC与电源的阴极和阳极的开关Q1、Q2上。
众所周知，在无刷电机中正反转会是使驱动电路更为复杂的因素，因为开关无法使电流向反方向流动。
本发明实施例的单极线圈电机通过分别激活用于正向旋转的一个霍尔集成电路和用于反向旋转的一个霍尔集成电路来解决这一问题。
即，霍尔集成电路和单极线圈配置成如图8时，通过供应电源激活霍尔集成电路H1、H2、H3，那么当转子磁铁的N极遇到单极线圈的+电流时，相应的单极线圈连接到电源会正向驱动转子磁铁，并通过供应电源激活霍尔集成电路H4、H5、H6,那么当转子磁铁的N极遇到单极线圈的-电流时，相应的单极线圈连接到电源会反方驱动转子磁铁。
根据本发明实施例二极三相单极线圈电机的霍尔集成电路和单极线圈配置成如图8A，四极三相单极线圈电机的霍尔集成电路和单极线圈配置成如图8B时，具有正向旋转、反向旋转功能的驱动电路可形成为如图9。
参照图9，霍尔集成电路H1、H4配对连接于单极线圈U相，霍尔集成电路H2、H5配对连接与单极线圈V相，霍尔集成电路H3、H6配对连接于单极线圈W相时，将电源与开关触点C1连接而激活霍尔集成电路H1、H2、H3,转子磁铁就会被正向驱动，将电源与触点C2连接而激活霍尔集成电路H4、H5、H6,转子磁铁就会被反方驱动。其中，电阻R7、R8起到降低电源的电压并供应到霍尔集成电路的作用。
以上，虽然详细说明了本发明实施例，但本发明的权利范围并不局限于此，利用权利要求书中定义的本发明基本概念的各种变形及改进形式也属于本发明的权利范围内。

Claims (13)

1.一种单极线圈电机，包括：
至少两个磁极，用于形成转子；
单极线圈，多个线圈环形连接以形成定子；及
形成于所述多个线圈环形连接的各连接点上的端子，针对所述磁极，相对称的每两个端子连接到电源，
其中，所述相对称的两个端子和介于该两个端子之间的线圈形成针对所述电机的各相的单极线圈。
2.根据权利要求1所述的单极线圈电机，其中，
为形成所述单极线圈而环形连接的线圈的数量为所述磁极数量乘于所述电机相数的乘积的倍数。
3.根据权利要求1所述的单极线圈电机，其中，
所述单极线圈是安装在所述定子槽里的线圈，或者对于无槽电机是均匀地缠在定子上的线圈。
4.根据权利要求1所述的单极线圈电机，还包括驱动电路，
所述驱动电路包括：
传感器，用于检测所述电机的每个相的磁极位置；
至少两个开关，将所述单极线圈连接到用于驱动所述电机的电源的阴极和阳极；及
至少一个触发开关，接收所述传感器的信号，并将触发信号传送到所述至少两个开关。
5.根据权利要求4所述的单极线圈电机，其中，
所述驱动电路的触发开关包括P-MOSFET或者PNP晶体管，以便在电源未供应到检测所述磁极位置的所述传感器时，断开所述单极线圈的连接；
连接所述电源的阴极与所述单极线圈的所述开关包括N-MOSFET或者NPN晶体管；
连接所述电源的阳极与所述单极线圈的所述开关包括P-MOSFET或者PNP晶体管。
6.根据权利要求5所述的单极线圈电机，其中，
所述触发开关的所述P-MOSFET的触发端子或者所述PNP晶体管的基极端子与电源的阳极之间以及检测所述磁极位置的所述传感器的输出之间分别连接电阻，根据检测所述磁极位置的所述传感器的输出信号开启或关闭触发开关。
7.根据权利要求6所述的单极线圈电机，其中，
所述触发开关的所述P-MOSFET的源极端子上连接与所述电源的阳极连接的电阻，并且所述P-MOSFET的漏极端子上连接与电源的阴极连接的电阻；或者
所述触发开关的所述PNP晶体管的发射极端子上连接与电源的阳极连接的电阻，并且所述PNP晶体管的集电极端子上连接与电源的阴极连接的电阻，
当所述触发开关开启，电流就会通过所述两个电阻从所述电源的阳极流向所述电源的阴极，并向连接所述电源的阴极与所述单极线圈的所述开关提供第一触发信号，向连接所述电源的阳极与所述单极线圈的所述开关提供与所述第一触发信号位相相反的第二触发信号，从而连接所述单极线圈与所述电源。
8.根据权利要求6所述的单极线圈电机，其中，
作为所述触发开关使用P-MOSFET，将触发信号提供到连接所述单极线圈与所述电源的阴极、阳极的开关，所述触发信号是通过连接在所述触发开关的P-MOSFET的源极端子与电源的阳极之间的电阻和连接在所述触发开关的P-MOSFET的漏极端子与电源的阴极之间的电阻的电压分配，电压被分配的触发信号。
9.根据权利要求6所述的单极线圈电机，其中，
作为触发器开关使用PNP晶体管，通过分别连接于所述PNP晶体管的基极端子与阳极之间以及所述PNP晶体管的基极端子与检测所述磁极位置的所述传感器的输出之间的电阻、连接于所述PNP晶体管的发射极端子与电源的阳极之间的电阻、及连接于所述PNP晶体管的集电极端子与电源的阴极之间的电阻的相关关系来降低连接所述MOSFT开关的触发器与源极之间的电压，或者降低所述晶体管的基极和发射极之间的电压，从而在规定电压以上的电压下也能进行驱动。
10.根据权利要求4所述的单极线圈电机，包括圆盘形霍尔磁铁，
该圆盘形霍尔磁铁检测所述磁极的位置使所述单极线圈在一定时间内与所述电源连接，
所述电机为二极三相电机时，由120°间距的N极和两个120°间距的S极组成的圆盘形霍尔磁铁其N极配置在两个S极之间；
所述电机为四极三相电机时，由两个60°间距的N极和四个60°间距的S极组成的圆盘形霍尔磁铁其两个N极相向地对称配置，而两个S极分别配置在两个N极之间。
11.根据权利要求10所述的单极线圈电机，其中，
所述N极与S极的位置替换。
12.根据权利要求10所述的单极线圈电机，其中，
所述电机为二极三相电机时，使一个N极的间距小于120°，所述电机为四极三相电机时，使两个N极的间距小于60°，以防止两个单极线圈同时连接于电源，
而且，对于所述二极三相电机使一个N极的间距小于120°，对于所述四极三相电机使两个N极的间距小于60°时，将电容器并列连接在用于连接所述单极线圈与电源的阴极和阳极的开关上，以防止电流短路。
13.根据权利要求4所述的单极线圈电机，其中，
所述电机的每个相具有相应于所述单极线圈的+电流方向的磁极位置检测传感器和相应于所述单极线圈的-电流方向的磁极位置检测传感器，这些磁极位置检测传感器连接于触发开关，并且相应于所述单极线圈的+电流方向的磁极位置检测传感器连接于所述电源，使所述转子磁铁正方向旋转，或者相应于所述单极线圈的-电流方向的所述磁极位置检测传感器连接于所述电源，使所述转子磁铁反方向旋转。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108418377A (zh) * 2018-04-28 2018-08-17 深圳市永盛微波技术有限公司 一种永磁无刷无铁芯氮化铝超厚覆铜平面线圈电机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0622594A (ja) * 1992-07-03 1994-01-28 Shinko Electric Co Ltd 同期電動機の駆動方法
JPH08103096A (ja) * 1994-09-29 1996-04-16 Secoh Giken Inc ３相リラクタンス型リニヤ電動機
CN2894055Y (zh) * 2006-03-10 2007-04-25 庄铭沛 各相绕组可单独激励的电子换向电动机
CN2924912Y (zh) * 2006-06-07 2007-07-18 庄铭沛 对极式二相直流无刷电动机

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674096A (ja) * 1992-08-28 1994-03-15 Mitsubishi Electric Corp 熱ガス機関の燃焼装置
US7166948B2 (en) * 2004-09-15 2007-01-23 Petersen Technology Corporation Apparatus and method for dissipating a portion of the commutation derived collapsing field energy in a multi-phase unipolar electric motor
US7777436B2 (en) * 2008-07-14 2010-08-17 The Bergquist Torrington Company Sensorless drive for unipolar three phase brushless DC motors
KR101047759B1 (ko) 2009-06-18 2011-07-07 유종욱 직류 무정류자모터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0622594A (ja) * 1992-07-03 1994-01-28 Shinko Electric Co Ltd 同期電動機の駆動方法
JPH08103096A (ja) * 1994-09-29 1996-04-16 Secoh Giken Inc ３相リラクタンス型リニヤ電動機
CN2894055Y (zh) * 2006-03-10 2007-04-25 庄铭沛 各相绕组可单独激励的电子换向电动机
CN2924912Y (zh) * 2006-06-07 2007-07-18 庄铭沛 对极式二相直流无刷电动机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108418377A (zh) * 2018-04-28 2018-08-17 深圳市永盛微波技术有限公司 一种永磁无刷无铁芯氮化铝超厚覆铜平面线圈电机
CN108418377B (zh) * 2018-04-28 2023-09-08 成都川大技术转移集团有限公司 一种永磁无刷无铁芯氮化铝超厚覆铜平面线圈电机

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