CN204886623U - 外转子无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种外转子无刷直流电机，包括转子外壳、永磁环、定子绕组、复合驱动电路、定子固定座、轴心、第一轴承以及第二轴承，转子外壳套设于定子绕组的外部，其中永磁环的磁极数量为5对极且呈均匀分布，定子绕组包括外绕12槽的定子铁芯和绕设于定子铁芯上的三相定子绕组，复合驱动电路设置于转子外壳的上面且与定子绕组连接，并在霍尔传感器正常工作时根据霍尔传感器的检测结果输出三相对称正弦波交流电至定子绕组而使电机运转、在霍尔传感器损坏时通过反电动势检测直接输出三相对称正弦波交流电至定子绕组，使电机正常运转。与现有技术相比，本实用新型外转子无刷直流电机现当霍尔传感器损坏后仍能够正常运转，且功率较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及无刷电机技术领域，更具体的涉及一种外转子无刷直流电机。
背景技术
当前，应用于家电电器(如风扇、空调、空气净化机、排气扇等)的低压直流无刷电机有两种：第一种是内转子无刷电机；第二种是外转子无刷电机。其中，内转子无刷电机的动平衡较好，但是在节能功耗方面不及外转子无刷电机；而现有的外转子无刷电机虽然力度够，但功率消耗一般大于20W，很难做到20W以下，而且现有的直流无刷电机采用霍尔驱动，当霍尔传感器损坏后就无法正常运转。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种外转子无刷直流电机，以实现当霍尔传感器损坏后仍能够正常运转，并降低功率。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种外转子无刷直流电机，包括转子外壳、永磁环、定子绕组、复合驱动电路、定子固定座、轴心、第一轴承以及第二轴承，所述转子外壳套设于所述定子绕组的外部，所述转子外壳的内壁上固定装设永磁环，所述永磁环磁极的数量为5对极且呈均匀分布，所述定子绕组包括外绕12槽的定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的三相定子绕组，所述轴心依次穿过所述第一轴承和所述第二轴承的中心而置于所述转子外壳的通孔内，所述第一轴承和所述第二轴承固定设置于所述定子固定座上，所述复合驱动电路设置于所述转子外壳的顶部且所述复合驱动电路与所述定子绕组连接，所述复合驱动电路在霍尔传感器正常工作时根据所述霍尔传感器的检测信号输出三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机运转，并在所述霍尔传感器损坏时根据反电动势检测信号直接输出所述三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机正常运转。
与现有技术相比，本实用新型外转子无刷直流电机采用12槽5对极结构以及三相驱动，驱动平稳力矩大，而采用三相驱动，噪音更低，利用率高损耗少，，节能效果较佳；同时采用霍尔与无霍尔复合驱动方式，可使电机驱动有双重保障，当霍尔传感器损坏后会自动进行无霍尔无感驱动，保证电机正常运行。
较佳地，所述复合驱动电路包括电机驱动芯片IC和反电动势检测电路，所述霍尔传感器包括霍尔传感器Ha、Hb、Hc，其中所述霍尔传感器Ha、Hb、Hc分别与所述电机驱动芯片IC的三个传感器输入端口连接，分别用于检测三相所述定子绕组的位置并将检测信号传输至所述电机驱动芯片IC，所述电机驱动芯片IC在霍尔传感器正常时根据所述霍尔传感器Ha、Hb、Hc的检测信号输出三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机运转，并在所述霍尔传感器Ha、Hb、Hc的任一者损坏时根据来自所述反电动势检测电路的反电动势检测信号直接输出所述三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机正常运转。
较佳地，所述永磁环由塑磁材料成型。
通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
图1为本实用新型外转子无刷直流电机的结构示意图。
图2为图1中复合驱动电路驱动电机单元的电路图。
具体实施方式
现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
请参考图1至图2，本实用新型外转子无刷直流电机100包括电机单元11和复合驱动电路D，其中电机单元11包括转子外壳A、永磁环B、定子绕组C、定子固定座E、轴心G、第一轴承F1、第二轴承F2以及霍尔传感器(Ha、Hb、Hc)，转子外壳A套设于定子绕组C的外部，转子外壳A的内壁上固定装设永磁环B，永磁环B的磁极数量为10极，10极由5对极构成且呈均匀分布，定子绕组C包括外绕12槽的定子铁芯和绕设于定子铁芯上的三相定子绕组，分别记为A相绕组、B相绕组和C相绕组，轴心G依次穿过第一轴承F1和第二轴承F2的中心而置于转子外壳A的通孔内，直伸至转子外壳A的通孔内紧配，复合驱动电路D设置于转子外壳A的上面且复合驱动电路D与定子绕组(A相绕组、B相绕组和C相绕组)连接，复合驱动电路D在霍尔传感器正常工作时根据霍尔传感器的检测信号输出三相对称正弦波交流电至定子绕组以使电机运转，并在霍尔传感器损坏时根据反电动势检测信号输出三相对称正弦波交流电至定子绕组以使电机运转。
具体的，复合驱动电路D包括控制电路、电机驱动芯片IC、反电动势检测电路、DC/AC逆变电路以及若干电阻、电容(图中未标号)，霍尔传感器包括霍尔传感器Ha、Hb、Hc，其中霍尔传感器Ha、Hb、Hc分别与电机驱动芯片IC的三个传感器输入端口连接，分别用于检测三相定子绕组的位置并将检测信号传输至电机驱动芯片IC，电机驱动芯片IC在霍尔传感器正常时根据霍尔传感器Ha、Hb、Hc的检测信号输出脉冲信号至DC/AC逆变电路，DC/AC逆变电路将外接直流电转换为三相对称正弦波交流电并输出至定子绕组以使电机运转，并在霍尔传感器Ha、Hb、Hc中的任一者损坏时通过反电动势检测电路对定子绕组进行检测并将检测结果输出至电机驱动芯片IC，电机驱动芯片IC根据反电动势检测电路的检测结果(即反电动势检测信号)输出脉冲信号至DC/AC逆变电路，DC/AC逆变电路将外接直流电转换为三相对称正弦波交流电并将三相对称正弦波交流电输出至定子绕组以使电机正常运转，从而实现了电机驱动的双重保护，避免了霍尔传感器损坏时电机无法正常工作。需要说明的是，复合驱动电路D还可以为其他电路形式，只要能够实现霍尔/无霍尔复合驱动功能均满足本实用新型的要求。
其中，外转子无刷直流电机100中各部件的工作原理可参见现有技术中外转子无刷直流电机的工作原理，此处不再详细描述。而本实用新型的保护点在于采用复合驱动电路以及设置12槽5对极结构。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)功率较低、节能效果好。现有的外转子无刷直流电机一般结构为4槽4对极，并采用两相驱动，这样的电机驱动力矩小，达不到驱动扇叶转速，如果达到一定的转速，功率则会在25瓦以上，节能效果不佳。本实用新型采用12槽5对极结构，驱动平稳力矩大，而采用三相驱动，噪音更低，利用率高损耗少，与同类电机相比，在达到相同的转速时功率可以降低30％以上，节能效果最佳。
(2)现有的外转子无刷直流电机一般采用霍尔有感驱动，容易因霍尔传感器烧毁或老化而损坏，而且这种驱动方式功率相对大。本实用新型霍尔与无霍尔复合驱动方式，可使电机驱动有双重保障，当霍尔传感器损坏后会自动进行无霍尔无感驱动，使电机正常运行。
此外，永磁环B由塑磁材料成型。而现有的电机中多用胶磁作为永磁环，磁力不够强且容易老化，磁性能降低，从而电机会逐步失去效力，达不到节能环保的效果。而采用塑磁作为永磁环，塑磁耐老化、磁力强，使电机功率大大降低，性能更优越，符合新时代能源环保节能要求。以外转子无刷直流电机应用于家电风扇为例，说明采用现有的外转子无刷直流电机的家电风扇与采用本实用新型外转子无刷直流电机的家电风扇的功率关系，经调查现有家电风扇功率如表1所示：
表1
| 最高功率(瓦) | 最低功率(瓦) | |
| 制冷空调扇 | 53.75 | 40 |
| 塔式电风扇 | 31.67 | 21.9 |
| 无叶电风扇 | 19 | 8.2 |
| 台式电风扇 | 25.4 | 21.5 |
| 落地电风扇 | 44.1 | 37.8 |
从表1可以看出，现有家电风扇的功率基本在20W以上，而采用本实用新型外转子无刷直流电机的家电风扇，通过多次测试，其功率如表2所示：
表2
对比表1和表2，可以看出，本实用新型外转子无刷直流电机在达到相同转速的时候的功率更低，具有更好的节能效果。
以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。
Claims (3)
1.一种外转子无刷直流电机，包括转子外壳、永磁环、定子绕组、复合驱动电路、定子固定座、轴心、第一轴承以及第二轴承，其特征在于，所述转子外壳套设于所述定子绕组的外部，所述转子外壳的内壁上固定装设永磁环，所述永磁环的磁极数量为5对极且呈均匀分布，所述定子绕组包括外绕12槽的定子铁芯和绕设于所述定子铁芯上的三相定子绕组，所述轴心依次穿过所述第一轴承和所述第二轴承的中心而置于所述转子外壳的通孔内，所述第一轴承和所述第二轴承固定设置于所述定子固定座上，所述复合驱动电路设置于所述转子外壳的顶部且所述复合驱动电路与所述定子绕组连接，所述复合驱动电路在霍尔传感器正常工作时根据所述霍尔传感器的检测信号输出三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机运转，并在所述霍尔传感器损坏时根据反电动势检测信号直接输出所述三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机正常运转。
2.如权利要求1所述的外转子无刷直流电机，其特征在于，所述复合驱动电路包括电机驱动芯片IC和反电动势检测电路，所述霍尔传感器包括霍尔传感器Ha、Hb、Hc，其中所述霍尔传感器Ha、Hb、Hc分别与所述电机驱动芯片IC的三个传感器输入端口连接，分别用于检测三相所述定子绕组的位置并将检测信号传输至所述电机驱动芯片IC，所述电机驱动芯片IC在霍尔传感器正常时根据所述霍尔传感器Ha、Hb、Hc的检测信号输出三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机运转，并在所述霍尔传感器Ha、Hb、Hc的任一者损坏时根据来自所述反电动势检测电路的反电动势检测信号直接输出所述三相对称正弦波交流电至所述定子绕组以使电机正常运转。
3.如权利要求1所述的外转子无刷直流电机，其特征在于，所述永磁环由塑磁材料成型。
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