CN117559694A - 高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，与径向磁场电机不同，其电机的定子和转子构成的平面与电机轴相垂直，定子和转子产生的磁力线与电机轴相平行，其驱动电路在每次驱动时可以给多相绕组同时通电驱动，在提高电机功率的同时又避免了传统的星型或者三角形接法的无刷电机中有一定数量的电枢齿受到在一相绕组产生南极的同时又被另一相绕组产生北极从而产生电能损耗使效率降低的弊端。在每次驱动时都对含有永磁体的磁性转子的全部南北极都进行驱动从而使得转子的转矩和功率增加，实现了高的电能驱动效率和高的功率密度。在新能源汽车和无人机等讲究能效和功率的地方有广泛的应用前景。

Description

高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路
本发明公开了高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，包括无刷电机和无刷电机驱动器电路。
技术领域
本发明涉及直流永磁无刷电机和其驱动器电路技术领域。
背景技术：
无刷电机由电机主体和驱动器电路组成，是一种典型的机电一体化产品。
大量的无刷电机是采用径向磁场的方式，也就是定子和转子的磁力线与转子转轴相垂直，在制造上定子是采用将硅钢片进行按要求冲片后叠片成型再压入电机壳体的方式，定子冲片后冲出的中间部分视为废料(也有另外再想法利用)，造成极大浪费。
在传统的无刷电机中，主要采用绕组线圈跨电枢齿的绕制方式，如三相绕组的无刷电机大部分是按跨过二个电枢齿绕制的，为了提高输出功率和绕组线圈利用率几乎都是延用三相交流电机的星型接法和三角接法，其每次通电都至少流过二相线圈，但因这二相线圈安装的物理位置的不同，当二组线圈同时通电驱动时在各个电枢齿产生的磁性往往都是按“南南无北北无南南无”的磁极分布，这之中的“无”实际上是在这一时刻一组绕组在该电枢齿产生南极，而同时另一组绕组在该电枢齿产生北极相互抵消所致，该部分电能实际上是浪费了，使得效能下降，对此，我称之为电损(电能损失)；对于电枢齿间的磁力泄露产生的磁损(磁能损失)也要有足够重视。
由上述可以看到，为提高原材料的利用率和提高无刷电机的效率和性能就必须对电机的制造方式和定子绕组的绕制以及驱动进行改进，减少电损以及磁损从而提高驱动效率以实现最佳的动力输出，而本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机也将改变电机的制造方式，导磁体材料构成的定子将抛弃原有的传统硅钢片冲片后叠片的方式，可以改为导磁性材料压铸成型后嵌入绕组线圈的方式，使电机制造简单化并减少原材料消耗，并减少铁损。
发明内容
在本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机中，采用的是定子和转子的磁力线与转子转轴相平行的方式，转子上永磁体安装的平面与转子转轴相垂直，具有电机机体很薄同时又有低转速大转矩的特点，在制造方式上将改变现有电机定子和转子采用冲片后叠片的方式(该方式很浪费硅钢片材料)，使材料利用率得以提高并满足相应场合的使用。无刷电机绕组的定子由导磁体材料构成，其上的定子线圈的绕制方式可以按集中方式在单个电枢齿的相邻二个电枢槽间绕制，也可以有按分布方式相隔一定数量的电枢齿齿槽绕制，并可以实现驱动相数的最大化，如对于集中方式绕制的高效轴向磁场直流永磁无刷电机可以进行全相驱动，使绕组线圈利用率达到最大化，并且对转子的每一个南极和北极都也同时进行驱动，增大了转矩，驱动功率和提高了绕组线圈利用率，故命名为高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路。
本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机对含有永磁体的转子的驱动方式是在无电能损耗情况下对定子线圈进行通电驱动，产生磁力线与电机轴相平行的轴向磁场对与同样为磁力线与电机轴轴向平行的转子磁场相互作用，在排斥力和吸引力作用下驱动电机转子旋转。对于三相高效轴向磁场直流永磁无刷电机而言在每一个驱动状状态都给二相线圈通电(对于跨一个电枢齿的分布式绕制方式)，驱动转子转动一个齿位，在下一个驱动状态也是二相线圈通电(但通电方向与前一次不同)，驱动转子又转动一个齿位，如此往复，从而构成转子的旋转，并且每次驱动都驱动转子上的全部南极和北极，每一个驱动周期有二倍与相数的驱动状态数。
本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机的驱动器电路由可调占空比的控制转速的PWM脉宽调制器，微控制器MCU来加以实现，以及带动各相绕组线圈的H桥式功率驱动器(一般是大功率MOS管或者复合全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT模块，亦可以由与IGBT类似的功率器件)构成。
附图说明
图1是本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机定子结构示意图，1是永磁体的安装平面与电机轴7相垂直的转子，磁力线按轴向分布，1上S和N是永磁体的南极和北极，永磁体在安装平面上磁极南北相间排列。2是由导磁体材料构成的定子，其定子平面与电机轴相垂直。3是电机二端的端盖。4是电机轴与端盖相接的轴承。5是电机壳体。6是定子上围绕电枢齿绕制的绕组线圈。
图2是定子和电枢齿的平面图，J1到J24是导磁体材料构成的电枢齿，J1到J24之间是绕制绕组线圈的电枢槽(以三相8磁极24电枢齿为例示范)，图上HA，HB，HC是霍尔元件位置。
图3是转子的平面图，其转子上永磁体的安装平面与电机轴相垂直，磁力线按轴向分布，磁极是南极S和北极N相间安装，为便于分析说明，我们先按理想状态将磁性集中视为在图中的黑色粗线上(以三相8磁极24电枢齿为例示范)。
图4是一个三相24电枢齿定子按集中式绕制方式的定子示意图，图上箭头表示绕制方向，如U相绕组由U+开始，经电枢齿J1和J24中间的电枢槽到J2和J1中间的电枢槽顺时针绕制后到电枢齿J5和J4中间的电枢槽到J4和J3中间的电枢槽顺反针绕制，再到电枢齿J7和J6中间的电枢槽到J8和J7中间的电枢槽顺时针绕制，如此往下，直到绕制完毕，同一相绕组相邻二个线圈绕向相反。当电流从U+流入到U-流出时，图上电枢齿上US和UN分别是在该电枢齿产生的南极S和北极N，对于V相和W相也相同含义。
图5是另一个与图4相对的三相24电枢齿定子按集中式绕制方式的定子示意图，从图1可见，它位于转子的另一边，与图4的定子在同一通电驱动状态下产生相异的磁性，驱动转子的另一面相异的磁性，图上箭头也表示绕制方向，为清晰起见，转子的另一边的这一部分后面不再描述。
图6到图11是按集中式绕制以三相8磁极24电枢齿为例示范，在单相驱动时的各个驱动状态图。
图12到图17是按集中式绕制以三相8磁极24电枢齿为例示范，在双相驱动时的各个驱动状态图。
图18到图23是按集中式绕制以三相8磁极24电枢齿为例示范，在三相(全相)驱动时的各个驱动状态图。
图24是一个三相24电枢齿定子按分布式绕制方式的定子示意图(线圈绕制间隔一个槽)，图上箭头表示绕制方向，如U相绕组由U+开始，经电枢齿J1和J24中间的电枢槽到J3和J2中间的电枢槽顺时针绕制后到电枢齿J6和J5中间的电枢槽到J4和J3中间的电枢槽顺反针绕制，再到电枢齿J7和J6中间的电枢槽到J9和J8中间的电枢槽顺时针绕制，如此往下，直到绕制完毕，同一相绕组相邻二个线圈绕向相反。当电流从U+流入到U-流出时，图上电枢齿上US和UN分别是在该电枢齿产生的南极S和北极N，对于V相和W相也相同含义。
图25到图30是按分布式绕制以三相8磁极24电枢齿为例示范，在单相驱动时的各个驱动状态图。
图31到图36是按分布式绕制以三相8磁极24电枢齿为例示范，在双相驱动时的各个驱动状态图。
图37和图38是高效轴向磁场直流永磁无刷电机的驱动器在三相绕制时的驱动器电路，图37是主控制部分和图38是H桥式功率驱动器部分。
图39，图40和图41是高效轴向磁场直流永磁无刷电机的驱动器在六相驱动时的驱动器电路，图39是主控制部分和图40图41是H桥式功率驱动器部分。
具体实施方式
本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机定子电枢槽数等于永磁转子南北磁极的数量乘以相数。以三相绕组，四对8磁极为例，槽数等于3相乘8极为24槽；如果采用六对12磁极，就为36槽。
在传统的无刷电机中，大量采用的绕组线圈跨电枢齿的分布式绕制方式，如三相绕组的无刷电机大多数是按跨过二个电枢齿绕制的，为了提高输出功率和绕组线圈利用率几乎都是延用三相交流电机的星型接法和三角接法，其每次通电都至少流过二相线圈，由于这二相线圈安装的物理位置的不同，当二组线圈通电驱动时在各个电枢齿产生的磁性往往都是按“南南无北北无南南无”的磁极分布，这之中的“无”实际上是一组绕组在该电枢齿产生南极，而同时另一组绕组在该电枢齿产生北极相互抵消所致，产生电能的浪费，也就是电能损耗。为了避免这一缺点，本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机绕组在集中方式下定子线圈的绕制方式是在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制，并且同一相绕组的相邻二个线圈绕制方向相反，即在单个的电枢齿两边槽绕制同一相绕组的部分线圈，这样绕制的好处也在于减少了漏磁引起的磁能损耗，我称之为磁损(在传统的电机理论中往往只有铜损和铁损，而实际上电能损耗和磁能损耗也存在)。以三相绕组为例，即一相绕组(U相)在一个槽(槽1)和相邻一个槽(槽2)围绕电枢齿1绕，绕到所需要的匝数后，下一相绕组(V相)在这个相邻的槽(槽2)和下一个相邻的槽(槽3)围绕电枢齿2绕，绕制待所需要的匝数后，再在这个槽(槽3)和再下一个槽(槽4)围绕电枢齿3绕，绕制下一相绕组(W相)到所需要的匝数后，如此再围绕电枢齿4，电枢齿5，电枢齿6分别进行反方向绕制各相绕组U，V，W(对三相情况)的下一组线圈，如此保持同一相绕组的相邻二个线圈绕制方向相反直到绕制完毕，对于更多N相的电机也有同样的绕组方式。各相绕组的二端分别接到高效轴向磁场直流永磁无刷电机驱动器上各自的H桥式功率驱动器件上。单电枢齿绕制的另一个极大好处是磁力集中而漏磁少。
本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机绕组在分布方式下定子线圈的绕制方式是跨过至少一个齿槽的二个电枢齿间绕制，并且同一相绕组的相邻二个线圈绕制方向相反，如此保持同一相绕组的相邻二个线圈绕制方向相反直到绕制完毕，对于更多N相的电机也有同样的绕组方式。各相绕组的二端分别接到高效轴向磁场直流永磁无刷电机驱动器上各自的H桥式功率驱动器件上，分布方式绕组具有一定漏磁，但可以达到更大的功率。
本发明带动定子线圈绕组通电的功率驱动器件由复合全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT组成，亦可采用大功率MOS管和其它大功率功率器件。
在无刷电机中，对于安装有永磁体的转子，其转子上磁极位置常用霍尔元件来检测，也可以在转子转轴上安装打有孔的圆盘配合光电元件进行检测，还可以用旋转变压器来进行检测，这都是无刷电机中永磁体的转子上磁极位置常用的检测技术。就是霍尔元件也分为带锁存和不带锁存以及线性特性三种方式。
为便于理解，下面都以常见的带锁存的霍尔元件作为磁极位置检测元件来描述。
除图图5，图24外，其余描述驱动状态的图中在定子绕组上面上的箭头分别表示在各个驱动状态下电流流经的方向。
下面分别描述各个举例电机的原理和制作：
a1.集中式绕制三相电机单相驱动：
我们先结合图6到图11的三相8磁极24电枢齿集中式绕制的高效轴向磁场直流永磁无刷电机在单相驱动时的各个驱动状态来进行描述，驱动器电路是图37和图38，每个驱动状态只有一相绕组被驱动。
驱动状态1(图6)：如图6当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J3和电枢齿J4之间时和霍尔元件HA附近时，HA，HB，HC输出为L，H，H。驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。在图6上产生如图所示的WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态2(图7)：如图7当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J4和电枢齿J5之间时和霍尔元件HA左边时，HA，HB，HC输出为L，L，H。驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。在图7上产生如图所示的US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态3(图8)：如图8当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J5和电枢齿J6之间时和霍尔元件HB附近时，HA，HB，HC输出为H，L，H。驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。在图8上产生如图所示的VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态4(图9)：如图9当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J6和电枢齿J7之间时和霍尔元件HB左边时，HA，HB，HC输出为H，L，L。驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。在图9上产生如图所示的WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态5(图10)：如图10当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J7和电枢齿J8之间时和霍尔元件HC附近时，HA，HB，HC输出为H，H，L。驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。在图10上产生如图所示的US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态6(图11)：如图11当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J8和电枢齿J9之间时和霍尔元件HC左边时，HA，HB，HC输出为L，H，L。驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。在图11上产生如图所示的VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
经过上面六个驱动状态，转子上的另一个南极S将转到霍尔元件HA附近，完成了一个驱动周期，将进入下一个驱动周期。由上面可以看出驱动同一绕组上的电流经过三个驱动状态后电流方向相反，如驱动状态1和驱动状态4在W绕组上产生了电流的换向，驱动状态2和驱动状态5在U绕组上产生了电流的换向，驱动状态3和驱动状态6在V绕组上产生了电流的换向，也就是经过与相数相同的驱动状态后绕组上的电流换向。
a2.集中式绕制三相电机双相驱动：
我们现在结合图12到图17的三相8磁极24电枢齿集中式绕制的高效轴向磁场直流永磁无刷电机在双相驱动时的各个驱动状态来进行描述，驱动器电路还是图37和图38，每个驱动状态有二相绕组被驱动。
驱动状态1(图12)：如图12当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J3和电枢齿J4之间时和霍尔元件HA附近时，HA，HB，HC输出为L，H，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。2驱动器主控电路图37中MCU的PI)10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。在图12上产生如图所示的VS南和VN北极以及WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态2(图13)：如图13当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J4和电枢齿J5之间时和霍尔元件HA左边时，HA，HB，HC输出为L，L，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。2驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。在图13上产生如图所示的WS南和WN北极以及US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态3(图14)：如图14当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J5和电枢齿J6之间时和霍尔元件HB附近时，HA，HB，HC输出为H，L，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。2驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。在图14上产生如图所示的US南和UN北极以及VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态4(图15)：如图15当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J6和电枢齿J7之间时和霍尔元件HB左边时，HA，HB，HC输出为H，L，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。2驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。在图15上产生如图所示的VS南和VN北极以及WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态5(图16)：如图16当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J7和电枢齿J8之间时和霍尔元件HC附近时，HA，HB，HC输出为H，H，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。2驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。在图16上产生如图所示的WS南和WN北极以及US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态6(图17)：如图17当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J8和电枢齿J9之间时和霍尔元件HC左边时，HA，HB，HC输出为L，H，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。2驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。在图17上产生如图所示的US南和UN北极以及VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
经过上面六个驱动状态，转子上的另一个南极S将转到霍尔元件HA附近，完成了一个驱动周期，将进入下一个驱动周期。由上面可以看出驱动同一绕组上的电流经过三个驱动状态后电流方向相反，如驱动状态1和驱动状态4在W绕组上产生了电流的换向，驱动状态2和驱动状态5在U绕组上产生了电流的换向，驱动状态3和驱动状态6在V绕组上产生了电流的换向，也就是经过与相数相同的驱动状态后绕组上的电流换向。
a3.集中式绕制三相电机三相驱动(全相驱动)：
我们现在结合图18到图23的三相8磁极24电枢齿集中式绕制的高效轴向磁场直流永磁无刷电机在三相驱动时的各个驱动状态来进行描述，驱动器电路还是图37和图38，每个驱动状态有三相绕组被驱动，值得提出的是，三相电机的三相绕组都同时被驱动，实现了全相驱动。
驱动状态1(图18)：如图18当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J3和电枢齿J4之间时和霍尔元件HA附近时，HA，HB，HC输出为L，H，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。2驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端。电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。3驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。在图18上产生如图所示的US南和UN北极，VS南和VN北极以及WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态2(图19)：如图19当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J4和电枢齿J5之间时和霍尔元件HA左边时，HA，HB，HC输出为L，L，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。2驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。3驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+；在图19上产生如图所示的VS南和VN北极，WS南和WN北极以及US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态3(图20)：如图20当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J5和电枢齿J6之间时和霍尔元件HB附近时，HA，HB，HC输出为H，L，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。2驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。3驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。在图20上产生如图所示的WS南和WN北极，US南和UN北极以及VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态4(图21)：如图21当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J6和电枢齿J7之间时和霍尔元件HB左边时，HA，HB，HC输出为H，L，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。2驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。3驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。在图21上产生如图所示的US南和UN北极，VS南和VN北极以及WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态5(图22)：如图22当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J7和电枢齿J8之间时和霍尔元件HC附近时，HA，HB，HC输出为H，H，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。2驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。3驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。在图22上产生如图所示的VS南和VN北极，WS南和WN北极以及US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态6(图23)：如图23当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J8和电枢齿J9之间时和霍尔元件HC左边时，HA，HB，HC输出为L，H，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。2驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。3驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-，在图23上产生如图所示的WS南和WN北极，US南和UN北极以及VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
经过上面六个驱动状态，转子上的另一个南极S将转到霍尔元件HA附近，完成了一个驱动周期，将进入下一个驱动周期。由上面可以看出驱动同一绕组上的电流经过三个驱动状态后电流方向相反，如驱动状态1和驱动状态4在W绕组上产生了电流的换向，驱动状态2和驱动状态5在U绕组上产生了电流的换向，驱动状态3和驱动状态6在V绕组上产生了电流的换向，也就是经过与相数相同的驱动状态后绕组上的电流换向。
b1.分布式绕制三相电机单相驱动：
图24是一个三相24电枢齿定子按分布式绕制方式的高效轴向磁场直流永磁无刷电机定子示意图(线圈绕制间隔一个槽)，图上箭头表示绕制方向，如U相绕组由U+开始，经电枢齿J1和J24中间的电枢槽到J3和J2中间的电枢槽顺时针绕制后到电枢齿J6和J5中间的电枢槽到J4和J3中间的电枢槽顺反针绕制，再到电枢齿J7和J6中间的电枢槽到J9和J8中间的电枢槽顺时针绕制，如此往下，直到绕制完毕，同一相绕组相邻二个线圈绕向相反。当电流从U+流入到U-流出时，图上电枢齿上US和UN分别是在该电枢齿产生的南极S和北极N，对于V相和W相也相同含义，。HA，HB，HC是锁存式霍尔元件位置。
我们先结合图25到图30的三相8磁极24电枢齿集中式绕制在单相驱动时的各个驱动状态来进行描述，驱动器电路是图37和图38，每个驱动状态只有一相绕组被驱动。
驱动状态1(图25)：如图25当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J4和电枢齿J5之间时和霍尔元件HA附近时，HA，HB，HC输出为L，H，H。驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。在图25上产生如图所示的WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态2(图26)：如图26当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J5和电枢齿J6之间时和霍尔元件HA左边时，HA，HB，HC输出为L，L，H。驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。在图26上产生如图所示的US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态3(图27)：如图27当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J6和电枢齿J7之间时和霍尔元件HB附近时，HA，HB，HC输出为H，L，H。驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。在图27上产生如图所示的VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态4(图28)：如图28当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J7和电枢齿J8之间时和霍尔元件HB左边时，HA，HB，HC输出为H，L，L。驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。在图28上产生如图所示的WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态5(图29)：如图29当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J8和电枢齿J9之间时和霍尔元件HC附近时，HA，HB，HC输出为H，H，L。驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。在图29上产生如图所示的US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态6(图30)：如图30当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J9和电枢齿J10之间时和霍尔元件HC左边时，HA，HB，HC输出为L，H，L。驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。在图30上产生如图所示的VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
经过上面六个驱动状态，转子上的另一个南极S将转到霍尔元件HA附近，完成了一个驱动周期，将进入下一个驱动周期。由上面可以看出驱动同一绕组上的电流经过三个驱动状态后电流方向相反，如驱动状态1和驱动状态4在W绕组上产生了电流的换向，驱动状态2和驱动状态5在U绕组上产生了电流的换向，驱动状态3和驱动状态6在V绕组上产生了电流的换向，也就是经过与相数相同的驱动状态后绕组上的电流换向。
b2.分布式绕制三相电机双相驱动：
我们现在结合图31到图36的三相8磁极24电枢齿集中式绕制的高效轴向磁场直流永磁无刷电机在双相驱动时的各个驱动状态来进行描述，驱动器电路还是图37和图38，每个驱动状态有二相绕组被驱动。
驱动状态1(图31)：如图31当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J4和电枢齿J5之间时和霍尔元件HA附近时，HA，HB，HC输出为L，H，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。2驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。在图31上产生如图所示的VS南和VN北极以及WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态2(图32)：如图32当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J5和电枢齿J6之间时和霍尔元件HA左边时，HA，HB，HC输出为L，L，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PD10输出高电平使SH3为低电平令图38中IC13导通使T9导通，电源+V经T9加到W绕组的W+端；电路图37中MCU的PC8输出含有脉宽调制的方波SL3经IC16使T12进行导通，W绕组上的电流经W-端到地，电流方向为A+流入W+到A-流出W-。2驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。在图32上产生如图所示的WS南和WN北极以及US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态3(图33)：如图33当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J6和电枢齿J7之间时和霍尔元件HB附近时，HA，HB，HC输出为H，L，H。1驱动器主控电路图37中MCU的PA8输出高电平使SH4为低电平令图38中IC7导通使T3导通，电源+V经T3加到U绕组的U-端；电路图37中MCU的PB13输出含有脉宽调制的方波SL4经IC6使T2进行导通，U绕组上的电流经U+端到地，电流方向为A+流入U-到A-流出U+。2驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。在图33上产生如图所示的US南和UN北极以及VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态4(图34)：如图34当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J7和电枢齿J8之间时和霍尔元件HB左边时，HA，HB，HC输出为H，L，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PA9输出高电平使SH5为低电平令图38中IC11导通使T7导通，电源+V经T7加到V绕组的V-端；电路图37中MCU的PB14输出含有脉宽调制的方波SL5经IC10使T6进行导通，V绕组上的电流经V+端到地，电流方向为A+流入V-到A-流出V+。2驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。在图34上产生如图所示的VS南和VN北极以及WS南和WN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态5(图35)：如图35当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J8和电枢齿J9之间时和霍尔元件HC附近时，HA，HB，HC输出为H，H，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PA10输出高电平使SH6为低电平令图38中IC15导通使T11导通，电源+V经T11加到W绕组的W-端；电路图37中MCU的PB15输出含有脉宽调制的方波SL6经IC14使T10进行导通，W绕组上的电流经W+端到地，电流方向为A+流入W-到A-流出W+。2驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。在图35上产生如图所示的WS南和WN北极以及US南和UN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
驱动状态6(图36)：如图36当永磁体转子的其中一个南极S在电枢齿J9和电枢齿J10之间时和霍尔元件HC左边时，HA，HB，HC输出为L，H，L。1驱动器主控电路图37中MCU的PD8输出高电平使SH1为低电平令图38中IC5导通使T1导通，电源+V经T1加到U绕组的U+端；电路图37中MCU的PC6输出含有脉宽调制的方波SL1经IC8使T4进行导通，U绕组上的电流经U-端到地，电流方向为A+流入U+到A-流出U-。2驱动器主控电路图37中MCU的PD9输出高电平使SH2为低电平令图38中IC9导通使T5导通，电源+V经T5加到V绕组的V+端；电路图37中MCU的PC7输出含有脉宽调制的方波SL2经IC12使T8进行导通，V绕组上的电流经V-端到地，电流方向为A+流入V+到A-流出V-。在图36上产生如图所示的US南和UN北极以及VS南和VN北极逆时针驱动转子上的S南和N北极，完成一次驱动。
经过上面六个驱动状态，转子上的另一个南极S将转到霍尔元件HA附近，完成了一个驱动周期，将进入下一个驱动周期。由上面可以看出驱动同一绕组上的电流经过三个驱动状态后电流方向相反，如驱动状态1和驱动状态4在W绕组上产生了电流的换向，驱动状态2和驱动状态5在U绕组上产生了电流的换向，驱动状态3和驱动状态6在V绕组上产生了电流的换向，也就是经过与相数相同的驱动状态后绕组上的电流换向。
仔细分析图31到图36可以看到，在绕组跨二槽的分布式绕制下进行二相驱动时，所有的电枢齿上都有磁极，使驱动功率更大。
为了达到更大的转矩和低转速，可以将电机进行更多相数的制造，六相电机也是按上面三相时绕法再增加三相，同时也要增加三组H桥，如图39，图40和图41所示。为避免电能损耗，定子绕组最大可同时驱动相数等于定子绕组相数减去定子绕组线圈绕制时的跨电枢槽槽数，当定子绕组相数是三相，定子绕组线圈绕制时的跨电枢槽槽数是一槽时，定子绕组最大驱动相数是二相；当定子绕组相数是六相，定子绕组线圈绕制时的跨电枢槽槽数是二槽时，定子绕组最大驱动相数是四相，当定子绕组线圈绕制时的跨电枢槽槽数是三槽时，定子绕组最大驱动相数是三相。同时，每个线圈绕制时最大可包含的电枢齿数量为相数减一，如三相最多能围绕二个电枢齿绕制，如六相最多能围绕五个电枢齿绕制。另外对于轴向磁场电机，还可以以增加定子和转子数量的个数来增加功率和转矩。
在对于一个N相绕组的电机，一个定子绕组当前驱动电流方向与前个驱动状态电流驱动方向相反时，下一次电流驱动方向换向出现在下面与定子绕组相数相同的第N个驱动状态上，N大于等于2；相数六时就在第六个驱动状态上，前面也可以看到，对于三相定子绕组而言，当一相在当前驱动电流方向与前个驱动状态电流驱动方向相反，该相定子绕组下一次电流驱动方向换向出现在后面第三个驱动状态。
图37中IC4由MC1555和外围元件产生比动力电源+V高15V左右的电源+VH供给光电耦合器用，在图39也相同。
图37中的V1是脉冲宽度调制器，V1调节脉冲宽度调制信号占空比从而调节电机转子的转速，SW2是停转开关和SW1是正反向转动换向开关。
图38，图40和图41是本发明的高效轴向磁场直流永磁无刷电机的H桥式功率驱动器件构成电路，它由二组串联的复合全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT组成的左臂和另外二组串联的复合全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT组成的右臂所构成的H桥式功率驱动器组成，各相绕组的起始端和终止端都接于各自的H桥式功率驱动器左臂和右臂的中点上，每组H桥式功率驱动器的左臂和右臂的上下部控制端都分别由4个不同的信号控制，功率驱动器件亦可以采用大功率MOS场效应管。
霍尔元件可以用带锁存的霍尔磁性位置传感器和不带锁存的霍尔磁性位置传感器这二种方式(相应地可以采用带锁存的光电位置传感器和不带锁存的光电位置位置传感器，以及采用带锁存的旋转变压器传感器和不带锁存的旋转变压器位置传感器)，都可以应用于用微控制器MCU来制作的控制器，仅是输入到微控制器MCU表示磁极状态的十六进制的数值不同，他们并没有根本的区别，仅是一个转子磁极位置探测方式。
需要提起注意的是由于具体的转子产生的磁场图形和磁场强度的不同，有的转子磁极图形是驼峰形，也有的转子磁极图形是马鞍型，为了使定子和转子的磁场的相互作用力保持良好的角度关系以使运转顺畅，霍尔磁性位置传感器的具体位置会有一定位移，这要由具体的电机经实验来确定。
本发明提供了高效轴向磁场直流永磁无刷电机在集中式和分布式绕组时的制作方式和对各相绕组进行驱动的方法。
对于本领域技术人员而言，显然本发明包含但不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，特别要指出的是，磁性位置传感器有多种形式，其功能都是正确的给出转子磁极的信号，并不对改变电机各相绕组的其驱动方式，同样地，微控制器MCU也具有众多型号可以应用，还可以采用FPGA现场可编程门阵列等元件来构成，但他们作为元器件都不是这专利的核心所在。
在绕组的绕制方式上，一般情况下各相绕组绕制方法都相同的，对于某些个别相绕组采用不同的绕法仅仅使得改变电流驱动方向改变也可到达同样转动结果的方式也含于本发明中。例如对于相数为三的高效轴向磁场直流永磁无刷电机，以图18到图23为例，在各相绕组绕制方法相同时，驱动状态1时，其电流流向为U+到U-，V+到V-，W+到W-；驱动状态2时，其电流流向为V+到V-，W+到W-，U-到U+；驱动状态3时，其电流流向为W+到W-，U-到U+，V-到V+；驱动状态4时，其电流流向为U-到U+，V-到V+，W-到W+；驱动状态5时，其电流流向为V-到V+，W-到W+，U+到U-；驱动状态6时，其电流流向为W-到W+，U+到U-，V+到V-。当采取V绕组与U绕组和W绕组相反的方向绕制时，其驱动方式仅改为：驱动状态1时，其电流流向为U+到U-，V-到V+，W+到W-；驱动状态2时，其电流流向为V-到V+，W+到W-，U-到U+；驱动状态3时，其电流流向为W+到W-，U-到U+，V+到V-；驱动状态4时，其电流流向为U-到U+，V+到V-，W-到W+；驱动状态5时，其电流流向为V+到V-，W-到W+，U+到U-；驱动状态6时，其电流流向为W-到W+，U+到U-，V-到V+即可，就可到达同样转动结果，并不构成原理上的差别。这个方式也推定到其它多相高效轴向磁场直流永磁无刷电机，改变绕组起始槽位调整电流驱动方向改变也可到达同样转动结果的方式也含于本发明中。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，包括电机和驱动器电路，其特征是：高效轴向磁场直流永磁无刷电机定子平面与电机轴相垂直，导磁体材料构成的定子上构造有用于绕制定子线圈的电枢齿，电枢齿构成的平面也与电机轴相垂直，电枢齿之间有用于绕制定子绕组的电枢槽，定子上同一相定子绕组的相邻二个线圈绕向相反，通电驱动时产生轴向磁场；转子上永磁体的安装平面也与电机轴相垂直，其磁力线按轴向分布，永磁体的磁极南极北极相间排列，驱动时转子上每一个南极和北极都同时被定子线圈产生的磁场的排斥力和吸引力进行驱动；各相定子绕组二端分别接于不同的H桥式功率驱动器上进行驱动，驱动电流的方向由H桥式功率驱动器的驱动状态确定，每次驱动时对各相绕组通电并使含有永磁体的转子逐次转过单个电枢齿位置，以逐齿转动方式驱动含有永磁体的转子旋转。
2.根据权利要求1所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，其特征是：高效轴向磁场直流永磁无刷电机的永磁体转子的磁极数量与定子绕组相数和定子电枢槽数的关系是：定子电枢槽数等于永磁体转子南北磁极之和的数量乘以定子绕组相数，相数大于等于2。
3.根据权利要求1所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机，其特征是：导磁体材料构成的定子电枢齿上同一相绕组的相邻两个线圈绕向相反，每个线圈绕制时最大可包含的电枢齿数量为相数减一，各相绕组的起始端和终止端都分别相接于各自的H桥式功率驱动器上。
4.根据权利要求1所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，其特征是：转子上永磁体的安装平面与电机轴相垂直，磁力线按轴向分布，永磁体的磁极南极北极相间排列。
5.根据权利要求1所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，其特征是：各相绕组功率驱动器的器件由二组串联的复合全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT组成的左臂和另外二组串联的复合全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT组成的右臂所构成的H桥式功率驱动器组成，定子上各相绕组的起始端和终止端都接于各自的H桥式功率驱动器左臂和右臂的中点上，每组H桥式功率驱动器的左臂和右臂的上下部控制端都分别由4个不同的信号控制，H桥式功率驱动器的器件亦可以由与IGBT类似的功率器件组成，在小功率应用时可以采用MOS场效应管。
6.根据权利要求1所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，其特征是：电机转子转动速度由脉冲宽度调制信号调节。
7.根据权利要求1和权利要求5所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，其特征是：高效轴向磁场直流永磁无刷电机转动时其驱动器电路在每一时刻同时驱动与所驱动的相数相同的H桥式功率驱动器件的上臂和经各绕组线圈后的另外的与所驱动的相数相同的H桥式功率驱动器件的下臂导通工作，每一个驱动周期其驱动状态为2倍于定子绕组相数。
8.根据权利要求1和权利要求5所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，其特征是：对于N相定子绕组，在一个定子绕组当前驱动电流方向与前个驱动状态电流驱动方向相反时，下一次电流驱动方向换向出现在下面与定子绕组相数相同的第N个驱动状态上，相数N大于等于2；当三相定子绕组的一相在当前驱动电流方向与前个驱动状态电流驱动方向相反，该相定子绕组下一次电流驱动方向换向出现在后面第三个驱动状态。
9.根据权利要求1和权利要求5所述的高效轴向磁场直流永磁无刷电机和驱动器电路，其特征是：为避免电能损耗，定子绕组最大可同时驱动相数等于定子绕组相数减去定子绕组线圈绕制时的跨电枢槽槽数，当定子绕组相数是三相，定子绕组线圈绕制时的跨电枢槽槽数是一槽时，定子绕组最大驱动相数是二相；当定子绕组相数是六相，定子绕组线圈绕制时的跨电枢槽槽数是二槽时，定子绕组最大驱动相数是四相。
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