CN205092748U - 气流调节装置 - Google Patents

Abstract

一种气流调节装置，包括外壳以及设置在所述外壳内送风单元和电路板，所述送风单元包括风叶及用于驱动所述风叶的单相永磁无刷电机，所述单相直流永磁电机包括定子及相对该定子转动的转子，所述定子包括定子铁芯及绕设于所述定子磁芯上的单相绕组，所述转子包括转轴及固定于转轴的永久磁铁，所述定子和转子的磁极数相同且不大于6，所述定子铁芯的外径小于35mm，轴向厚度在10mm～20mm之间。

Description

气流调节装置

【技术领域】

本实用新型涉及气流调节装置，特别涉及一种具有无刷电机的气流调节装置。

【背景技术】

目前市面上的功率为80W左右的吹风机，通常使用单相串励电机驱动吹风机的风叶。单相串励电机也称通用电机，其带换向器的电枢绕组经电刷与定子励磁绕组串联。电机运行中，碳刷会发生磨损，导致吹风机的寿命较短，并且碳刷磨损产生的碳粉会吹到头发上。

【实用新型内容】

本实用新型提供一种气流调节装置，包括外壳以及设置在所述外壳内的送风单元和电路板，所述送风单元包括风叶及用于驱动所述风叶的单相永磁无刷电机，所述单相永磁无刷电机包括定子及相对该定子转动的转子，所述定子包括定子铁芯及绕设于所述定子磁芯上的单相绕组，所述转子包括转轴及固定于转轴的永久磁铁，所述定子和转子的磁极数相同且不大于6，所述定子铁芯的外径小于35mm，轴向厚度在10mm～20mm之间。

较佳的，所述电路板上设有电源接入端和用于向所述单相绕组提供交流电的逆变器。

可选的，所述气流调节装置为吹风机，所述外壳内还设有与所述电路板电连接的发热单元。

较佳的，所述吹风机的送风流量为80～140立方米/小时，风压为280～720帕斯卡。

较佳的，所述单相永磁无刷电机的额定输出功率为50～100瓦。

进一步的，所述电源接入单元用于接入外部交流电源，所述逆变器的输入电压不小于所述电源接入端的输入电压。

可选的，所述气流调节装置为吸尘器，所述单相永磁无刷电机的额定输出功率小于100瓦。

进一步的，所述电源接入端与逆变器之间电连接有位置侦测器，用于侦测该单相永磁无刷电机的转子的磁场位置，并输出至少两路彼此基本反相的触发信号使所述逆变器产生交流电。

进一步的，所述位置侦测器由单个霍尔芯片实现，所述霍尔芯片具有至少四个引脚。

进一步的，所述吹风机还包括一整流滤波单元，该整流滤波电路包括正极输出端与负极输出端，用于将电源接入端接入的的交流形式的电源电压转换为直流电压，所述逆变器为一H桥电路，包括第一半导体开关、第二半导体开关、第三半导体开关以及第四半导体开关；该第一半导体开关与第二半导体开关依次串联于所述电源接入单元的正极输出端及负极输出端之间，该第三半导体开关与第四半导体开关依次串联于所述整流滤波单元的正极输出端及负极输出端之间；该单相直流无刷电机的第一电极端与第一半导体开关、第二半导体开关的连接节点连接，第二电极端与该第三半导体开关以及第四半导体开关的连接节点连接，所述四个半导体开关中至少一个为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极晶体管IGBT。

进一步的，所述位置侦测器与逆变器之间电连接有开关驱动器，用于对位置侦测器输出的触发信号进行放大后提供给逆变器以驱动所述MOSFET或IGBT。

进一步的，所述开关驱动器包括第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、第一反相器及第二反相器，该位置侦测器包括用于输出所述两路触发信号的第一触发端及第二触发端，该第一半桥驱动器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，该第二半桥驱动器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端；该位置侦测器的第一触发端与该第一半桥驱动器的第二输入端连接，并通过第二反相器与该第二半桥驱动器的第一输入端连接；该位置侦测器的第二触发端通过第一反相器与该第一半桥驱动器的第一输入端连接，该第二触发端并与该第二半桥驱动器的第二输入端连接；该第一半桥驱动器的第一输出端、第二输出端分别与第一半导体开关管、第二半导体开关管连接，该第二半桥驱动器的第一输出端、第二输出端分别第三半导体开关管及第四半导体开关管连接。

进一步的，所述定子磁芯包括轭部、从所述环状部沿径向伸出的若干绕线部、从每个绕线部末端分别向两周侧伸出来的两个极靴，所述绕组绕设于相应的绕线部上，相邻的两个绕线部之间形成线槽，相邻绕线部的极靴之间通过槽开口断开或通过磁桥连接，所述槽开口或磁桥偏离所述相邻的两个绕线部的对称中心以使得转子能停在偏离死点的初始位置。

进一步的，所述极靴的径向厚度沿从绕线部到槽开口或磁桥的方向逐渐减小。

进一步的，所述转子的外周表面与所述极靴之间形成基本均匀的气隙。

进一步的，相邻绕线部的极靴之间通过槽开口断开且所述槽开口的宽度小于等于所述均匀气隙厚度的4倍。

进一步的，所述永久磁铁为环形磁铁，所述环形磁铁的外径在9mm～11mm之间。

如进一步的，所述气流调节装置中不设MCU。

本实用新型的气流调节装置采用单相永磁无刷电机，并通过较简单的驱动控制电路对该单相直流无刷电机进行驱动，提高了产品寿命并降低了成本。

【附图说明】

下面将结合说明书附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型一实施方式中的吹风机的整体结构示意图。

图2为本实用新型一实施方式中的吹风机的功能模块图。

图3为本实用新型一实施方式中的吹风机较具体的电路框图。

图4为本实用新型一实施方式中的吹风机更具体的电路框图。

图5为本实用新型一可选实施方式中的吹风机的功能模块图。

图6为本实用新型一可选实施方式中的吹风机中的启动时间控制模组的具体电路图。

图7是本实用新型一较佳实施方式的吹风机中的单相直流无刷电机的示意图。

图8是图7所示单相直流无刷电机去掉外壳后的示意图；

图9是图7所示单相直流无刷电机去掉外壳、定子绕组、转子转轴等之后的简化示意图。

图10是图7所示的单相直流无刷电机的定子磁芯的示意图。

图11是图7所示的单相直流无刷电机的转子铁芯及其永磁体的示意图。

图12是本实用新型单相直流无刷电机的转子磁铁的磁路分布图。

图13是本实用新型第二实施方式的单相直流无刷电机的定子磁芯的示意图。

图14是本实用新型第二实施方式的的转子铁芯及其永磁体的示意图。

图15是本实用新型第三实施方式的单相直流无刷电机的定子磁芯的示意图。

图16是本实用新型第四实施方式的单相直流无刷电机的定子磁芯的示意图。

图17是本实用新型第五实施方式的单相直流无刷电机的定子磁芯的示意图。

图18是本实用新型图1所示的吹风机的具体结构示意图。

图19是本实用新型图1所示吹风机的送风单元的部分结构示意图。

【具体实施方式】

请一并参阅图1及图2，图1为本实用新型一实施方式中的吹风机100的整体结构示意图。该吹风机100包括外壳110以及设置在所述外壳110内的发热单元120、送风单元130和电路板140，所述送风单元130包括风叶131及用于驱动所述风叶131的单相直流无刷电机10。如图2所示，所述单相直流无刷电机10包括定子101及相对该定子101转动的转子102。其中，图1所示的吹风机100中的各个元件的位置及关系仅仅是一个示例，并不代表实际的位置关系。

该吹风机100还包括电源接入端20以及驱动控制电路30。该电源接入端20用于接入电源电压，该驱动控制电路30用于根据该电源接入端20接入的电源电压驱动该单相直流无刷电机10工作。

如图2所示，在本实施方式中，该电源接入端20用于连接交流电源200并接入交流电源200提供的交流形式的电源电压。该电源接入端20可为市电插头等。该整流滤波电路23包括正极输出端231与负极输出端232。在本实施方式中，该整流滤波电路23用于将电源接入端20接入的交流形式的电源电压转换为直流电压。该驱动控制电路30位于该整流滤波电路23与该单相直流无刷电机10之间，用于侦测单相直流无刷电机10中转子102的转动位置，并根据转子102的位置交替性地改变该整流滤波电路23的正极输出端231、负极输出端232与该单相直流无刷电机10之间的连接关系，使得流经单相直流无刷电机10的电流方向交替性地变化，而驱动该转子102持续转动。其中，所述逆变器的输入电压不小于所述电源接入端20的输入电压，即电源接入端20接入的交流电源200的电压。在其他实施方式中，该整流滤波电路23可忽略，该驱动控制电路30为连接于该电源接入端20与该单相直流无刷电机10之间的传导线，用于将该交流电源200的交流电传导至该单相直流无刷电机10，而驱动该单相直流无刷电机10工作。

其中，该交流电源200为市电电源，例如为120V(伏)、230V等市电电源。

请一并参考图3，为本实用新型一实施方式中的吹风机100较具体的电路框图。该驱动控制电路30包括逆变器31及位置侦测器32，位置侦测器32电连接于逆变器31及电源接入端20之间，用于侦测该单相直流无刷电机的转子的磁场位置，并根据所侦测到的转子位置输出至少两路彼此基本反相的触发信号使所述逆变器产生交流电。

该吹风机100还包括开关驱动器33，该逆变器31位于该整流滤波电路23与该单相直流无刷电机10之间。该位置侦测器32用于侦测该单相直流无刷电机10的转子102的转动位置。该开关驱动器33与该逆变器31、位置侦测器32均连接，用于根据该位置侦测器32侦测到的该转子102的转动位置，驱动该逆变器31将该整流滤波电路23产生的直流电转换为交流电，从而驱动该转子102持续转动。

具体的，如图3所示，该单相直流无刷电机10还包括第一电极端103与第二电极端104，该定子101包括绕组1011，且定子101的两个端子分别与该第一电极端103、第二电极端104电连接。本实用新型中的逆变器31为一H桥电路，该逆变器31电连接于该整流滤波电路23的正极输出端231、负极输出端232以及该第一电极端103、第二电极端104之间，用于建立整流滤波电路23的正极输出端231、负极输出端232与该第一电极端103、第二电极端104之间的第一供电路径或第二供电路径。

该位置侦测器32用于侦测该单相直流无刷电机10的转子102的转动位置而产生第一触发信号或第二触发信号至该开关驱动器33。该开关驱动器33在接收到第一触发信号时，驱动该逆变器31建立第一供电路径。该开关驱动器33在接收到第二触发信号时，驱动该供电路径建立电路30建立第二供电路径。

其中，该第一供电路径中，该整流滤波电路23的正极输出端231、负极输出端232分别与该第一电极端103、第二电极端104连接。在该第二供电路径中，该整流滤波电路23的正极输出端231、负极输出端232分别与该第二电极端104、第一电极端103连接。

在本实施方式中，该转子102为永磁性磁体并可相对该定子101转动。该位置侦测器32靠近该单相直流无刷电机10设置，并在侦测到转子102的N磁极时产生该第一触发信号以及在侦测到转子102的S磁极时产生该第二触发信号。从而，当该转子102每转动至其N磁极或S磁极转动到靠近位置侦测器32时，该位置侦测器32产生对应的触发信号，触发该开关驱动器33驱动该逆变器31建立对应的供电路径。使得该单相直流无刷电机10的第一电极端103与第二电极端104所输入的电源的正负发生变化，从而定子101的绕组1011中通过的电流的方向交替变化而产生交替变化的磁场去驱动该转子102持续地转动。该转子102持续转动过程中带动吹风机100的风叶(图中未示)等转动而产生风。显然，在可变换的实施方式中，该位置侦测器32可在侦测到转子102的S磁极时产生该第一触发信号以及在侦测到转子102的N磁极时产生该第二触发信号。

具体的，如图3所示，在本实施方式中，该逆变器31为一H桥电路，包括第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4。该第一半导体开关与第二半导体开关Q2依次串联于该整流滤波电路23的正极输出端231及负极输出端232之间，该第三半导体开关Q3与第四半导体开关Q4同样依次串联于该整流滤波电路23的正极输出端231及负极输出端232之间。即，该第一半导体开关Q1与第二半导体开关Q2的支路与该第三半导体开关Q3与第四半导体开关Q4的支路并联于该整流滤波电路23的正极输出端231及负极输出端232之间。该单相直流无刷电机10的第一电极端103与第二电极端104分别连接于该第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2的连接节点N1以及该第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4的连接节点N2之间。

该开关驱动器33与该第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4均连接。该开关驱动器33在接收到第一触发信号时，控制该第一半导体开关Q1、第四半导体开关Q4导通及控制第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3截止。此时，该单相直流无刷电机10的第一电极端103通过该导通的第一半导体开关Q1与整流滤波电路23的正极输出端231连接，该单相直流无刷电机10的第二电极端104通过导通的第四半导体开关Q4与整流滤波电路23的负极输出端232连接。从而，此时该逆变器31构成该第一供电路径。

该开关驱动器33在接收到第二触发信号时，控制该第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3导通及控制第一半导体开关Q1、第四半导体开关Q4截止。此时，该单相直流无刷电机10的第一电极端103通过该导通的第二半导体开关Q2与整流滤波电路23的负极输出端232连接，该单相直流无刷电机10的第二电极端104通过导通的第三半导体开关Q3与整流滤波电路23的正极输出端231连接。从而，此时该逆变器31构成该第二供电路径。

从而，如前所述，由于该位置侦测器32交替产生第一触发信号与第二触发信号使得该开关驱动器33驱动该逆变器31交替建立该第一供电路径及第二供电路径，从而使得流过该定子101中的电流的方向交替变化，而驱动该转子102持续转动。

在本实施方式中，该开关驱动器33为一MOSFET驱动器。该四个半导体开关中的至少一个为MOSFET管。例如，该第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4均为MOSFET管，或者其中部分为MOSFET管，另一部分为IGBT管或BJT三极管。该开关驱动器33与该第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4的栅极或基极连接，用于产生相应的控制信号控制该第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4相应导通或截止。

请一并参阅图4，为本实用新型一实施方式中该吹风机100更为具体的电路框图，示意出了开关驱动器33的具体结构。如图4所示，该开关驱动器33包括第一半桥驱动器331、第二半桥驱动器332、第一反相器333及第二反相器334。该位置侦测器32包括第一触发端321及第二触发端322。该第一半桥驱动器331包括第一输入端IN1、第二输入端IN2、第一输出端O1及第二输出端O2。该第二半桥驱动器332包括第一输入端IN3、第二输入端IN4、第一输出端O3及第二输出端O4。

该位置侦测器32的第一触发端321与该第一半桥驱动器331的第二输入端IN2连接，并通过第二反相器334与该第二半桥驱动器332的第一输入端IN3连接。该位置侦测器32的第二触发端322通过第一反相器333与该第一半桥驱动器331的第一输入端IN1连接，该第二触发端322还与该第二半桥驱动器332的第二输入端IN4连接。

该第一半桥驱动器331的第一输出端O1与第一半导体开关管Q1连接，用于输出相应的控制信号控制第一半导体开关管Q1导通或截止。该第一半桥驱动器331的第二输出端O2与第二半导体开关管Q2连接，用于输出相应的控制信号控制第二半导体开关管Q2导通或截止。该第二半桥驱动器332的第一输出端O3与第三半导体开关管Q3连接，用于输出相应的控制信号控制第三半导体开关管Q3导通或截止。该第二半桥驱动器332的第二输出端O4与第四半导体开关管Q4连接，用于输出相应的控制信号控制第四半导体开关管Q4导通或截止。

其中，该第一半桥驱动器331的第一输出端O1的输出跟随该第一输入端IN1输入的电压，第二输出端O1的输出与该第二输入端IN2输入的电压相反。同理，该第二半桥驱动器332的第一输出端O3的输出跟随其第一输入端IN3的输入，第二输出端O4的输出与该第二输入端IN4的输入相反。

该位置侦测器32侦测到N磁极时，位置侦测器32的第一触发端321及第二触发端322分别输出高电平及低电平，即，位置侦测器32输出“10”的第一触发信号。当该位置侦测器32侦测到S磁极时，位置侦测器32的第一触发端321及第二触发端322分别输出低电平及高电平，即位置侦测器32输出“01”的第二触发信号。

在一实施方式中，该第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4均为高电平导通开关，例如均为NMOSFET、NPNBJT等。

从而，当该位置侦测器32侦测到N磁极，通过第一触发端321及第二触发端322分别输出高电平及低电平时，该第一触发端321输出的高电平传送至该第一半桥驱动器331的第二输入端IN2，并通过第二反相器334反相成低电平后传送至第二半桥驱动器331的第一输入端IN3。该第二触发端322输出的低电平传送至该第二半桥驱动器332的第二输入端IN4，并通过第一反相器333反相成高电平后传送至第一半桥驱动器331的第一输入端IN1。

此时，该第一半桥驱动器331的第一输入端IN1、第二输入端IN2均输入高电平，该第二半桥驱动器332的第一输入端IN3、第二输入端IN4均输入低电平。如前所述，半桥驱动器的第一输出端跟随第一输入端的电压，第二输出端与第二输入端的电压相反。从而，该第一半桥驱动器331的第一输出端O1及第二输出端O2分别输出高电平和低电平，控制该第一半导体开关Q1导通及控制该第二半导体开关Q2截止。该第二半桥驱动器332的第一输出端O3及第二输出端O4分别输出低电平和高电平，控制该第三半导体开关Q3截止及控制该第四半导体开关Q4导通。

此时，单相直流无刷电机10的第一电极端103通过该导通的第一半导体开关Q1与整流滤波电路23的正极输出端231连接，该单相直流无刷电机10的第二电极端104通过导通的第四半导体开关Q4与整流滤波电路23的负极输出端232连接。从而，该逆变器31构成该第一供电路径，流经单相直流无刷电机10的定子101的电流为第一流向。

当该位置侦测器32侦测到S磁极，通过第一触发端321及第二触发端322分别输出低电平及高电平时，该第一触发端321输出的低电平传送至该第一半桥驱动器331的第二输入端IN2，并通过第二反相器334反相成高电平后传送至第二半桥驱动器331的第一输入端IN3。该第二触发端322输出的高电平传送至该第二半桥驱动器332的第二输入端IN4，并通过第一反相器333反相成低电平后传送至第一半桥驱动器331的第一输入端IN1。

此时，该第一半桥驱动器331的第一输入端IN1、第二输入端IN2均输入低电平，该第二半桥驱动器332的第一输入端IN3、第二输入端IN4均输入高电平。相应的，该第一半桥驱动器331的第一输出端O1及第二输出端O2分别输出低电平和高电平，控制该第一半导体开关Q1截止及控制该第二半导体开关Q2导通。该第二半桥驱动器332的第一输出端O3及第二输出端O4分别输出高电平和低电平，控制该第三半导体开关Q3导通及控制该第四半导体开关Q4截止。

此时，该单相直流无刷电机10的第一电极端103通过该导通的第二半导体开关Q2与整流滤波电路23的负极输出端232连接，该单相直流无刷电机10的第二电极端104通过导通的第三半导体开关Q3与整流滤波电路23的正极输出端231连接。从而，该逆变器31构成该第二供电路径，流经单相直流无刷电机10的定子101的电流为与第一流向相反的第二流向。

其中，该第一半桥驱动器331及第二半桥驱动器332的作用对该位置侦测器32输出的高电平或低电平进行升压，以驱动需要大电流驱动的MOSFET管。当该逆变器31中无MOSFET管时，由该位置侦测器32输出的触发信号直接驱动该第一半导体开关Q1、第二半导体开关Q2、第三半导体开关Q3以及第四半导体开关Q4导通或截止，而无需该第一半桥驱动器331及第二半桥驱动器332，即无需该开关驱动器33。例如，位置侦测器32的第一触发端321与第一半导体开关Q1及第四半导体开关Q4连接，同时控制第一半导体开关Q1及第四半导体开关Q4导通或截止，位置侦测器32的第二触发端322与第二半导体开关Q2及第三半导体开关Q3连接，同时控制第二触发端322与第二半导体开关Q2及第三半导体开关Q3导通或截止。

在一实施方式中，该第一半桥驱动器331与该第二半桥驱动器332具体可为IR2103芯片。该位置侦测器32可通过单个霍尔芯片实现，该霍尔芯片包括霍尔传感器以及相应的控制模组，具体可为AH284芯片，该霍尔芯片至少包括四个引脚，即上述的第一触发端321、第二触发端322、电源引脚及接地引脚，电源引脚和接地引脚分别与整流滤波电路23的正极输出端231及负极输出端232电连接。作为替代，该位置侦测器32也可包括电流传感器及相应的控制模组等，通过侦测电流的变化确定N磁极和S磁极并输出相应的控制信号。该第一半桥驱动器331、该第二半桥驱动器332及该位置侦测器32也可为其他任意合适的芯片，上述例举的芯片仅仅作为具体实施的参考。

请一并参阅图5，为一可选实施方式中的吹风机100的功能模块图。如上描述的任一实施例中的吹风机100中，还可包括一启动时间控制模组50。该启动时间控制模组50电连接于该电源接入端20及该位置侦测器32之间，用于控制该位置侦测器32的启动时间与该开关驱动器33的启动时间保持同步。其中，当吹风机100具有整流滤波电路23时，整流滤波电路23作为整个吹风机100的输入电源，该启动时间控制模组50为电连接于整流滤波电路23及该位置侦测器32之间。

一般而言，位置侦测器32的启动电压小于该开关驱动器33的启动电压，而在电源接入端20接入交流电源200后，电源接入端20及整流滤波电路23输出的电压是逐渐上升的。从而，容易导致电源接入端20及整流滤波电路23的输出电压上升至大于该位置侦测器32的启动电压而小于该开关驱动器33的启动电压时，位置侦测器32已经启动工作，但开关驱动器33未启动。此时，位置侦测器32容易有误判断。

本实施方式中，该启动时间控制模组50调整该位置侦测器32的启动电压至等于该开关驱动器33的启动电压，从而使得该位置侦测器32与该开关驱动器33的保持同步启动。

请一并参阅图6，为启动时间控制模组50的具体电路图。该启动时间控制模组50包括一分压单元51以及一上电单元52。该分压单元51与该上电单元52串联于整流滤波电路23的正极输出端231及负极输出端232之间。该位置侦测器32与该分压单元51、上电单元52的连接节点N3连接。该分压单元51具有一导通电压，用于在施加在其上的电压大于或等于该导通电压时导通。该上电单元52用于在分压单元51导通后产生电压并提供给该位置侦测器32。

其中，该分压单元51的导通电压与该位置侦测器32的启动电压之和等于该开关驱动器33的启动电压。从而，当整流滤波电路23输出的电压超过该分压单元51的导通电压时，该分压单元52导通，当该整流滤波电路23输出的电压继续上升使得该上电单元52的电压等于该位置侦测器32的启动电压时，该位置侦测器32启动开始工作。

具体的，该分压单元51为一齐纳二极管D1，上电单元52为一电阻R1。该齐纳二极管D1的阴极与该正极输出端231连接，阳极与该位置侦测器32连接，并通过该电阻R1与整流滤波电路23的负极输出端232连接。该齐纳二极管D1的击穿电压为该开关驱动器33的启动电压与该位置侦测器32的启动电压之差。从而，当该整流滤波电路23输出的电压超过该齐纳二极管D1的击穿电压后，该电阻R1产生电压，当该整流滤波电路23输出的电压等于该齐纳二极管D1的击穿电压与位置侦测器32的启动电压之和时，该电阻R1产生的电压即为该位置侦测器32的启动电压，从而可驱动该位置侦测器32启动。

该启动时间控制模组50还包括与电阻R1并联于该齐纳二极管D1的阳极以及负极输出端232之间的电容C1，该电容C1用于储能。

其中，当开关驱动器33包括第一半桥驱动器331及第二半桥驱动器332时，上述开关驱动器33的启动电压指该第一半桥驱动器331及第二半桥驱动器332的启动电压。

可以理解，在更多实施例中，还可以选择上述实施例中所提供的启动时间控制电路以外的其他合适的延时电路，使位置侦测器的启动时间延时至与开关驱动器的启动时间同步。

其中，本实用新型所有附图中所示的元件之间的位置关系并不代表其在产品中的排布位置关系，仅仅是电气和逻辑上的位置关系。

请参阅图7至图11，为本实用新型一较佳实施方式的单相直流无刷电机10的相关结构示意图。如前所述，单相直流无刷电机10包括定子101和相对定子旋转的转子102。

该定子101包括一端开口的筒状外壳21、安装到外壳21开口端的端盖211、安装到外壳21内的定子磁芯212、安装到定子磁芯212的绝缘线架213和绕设于定子磁芯212上并被绝缘线架213支撑的绕组1011。其中，该定子磁芯212包括外环部2121、从外环部2121向内伸出的若干绕线部2122、从每个绕线部2122末端分别向两周侧伸出来的两个极靴2123，绕组1011绕设于相应的绕线部2122上。相邻的两个绕线部之间形成线槽37，线槽37的槽开口位于两个绕线部的极靴2123之间，且槽开口偏离相邻两个绕线部的中心，从而使得连接至绕线部的两极靴2123关于绕线部2122的中心非对称，即形成横截面积较大的极靴和横截面积较小的极靴。

该定子磁芯212由具有导磁性能的软磁性材料制成，例如由导磁芯片(业界常用硅钢片)沿电机轴向层叠而成，优选地，该定子磁芯212中绕线部2122沿电机周向均匀间隔分布，每一绕线部2122基本沿电机径向从外环部2121向内伸出。极靴2123从每个绕线部2122的径向内端向定子的两周侧伸出。

优选地，极靴2123的径向厚度沿着绕线部到槽开口的方向逐渐减小，使极靴2123的磁阻从绕线部向槽开口的方向逐渐增加。该设计能使电机的运行更加平稳、启动可靠。

转子102收容于若干绕线部的极靴2123围成的空间内，转子102包括沿转子周向设置的若干永磁极55，所述永磁极55外周表面与极靴内周表面同心，从而在转子的外周表面与极靴之间形成基本均匀的气隙41。具体地，该极靴的内表面位于以转子102中心为圆心的同心圆上。永磁极55的外侧表面56位于以转子102中心为圆心的同心圆上，即，极靴内周表面与永磁极55的外周表面同心，从而在极靴内周表面、永磁极55外周表面之间形成基本均匀气隙。优选地，该槽开口37的宽度大于0，且小于或等于该均匀气隙41厚度的4倍，更进一步地，线槽的槽开口的最小宽度小于或等于气隙厚度的3倍或进一步优选地小于等于气隙厚度的2倍。该配置下，电机的启动与转动更为平顺，能增强电机的启动可靠性，减少启动死点。本实用新型所称的环部是指沿周向连续延伸而成的封闭结构，包括圆环形、方形、多边形等；均匀气隙41的厚度是指气隙的径向厚度。

其中，如图5所示，若干永磁极55可以由一块环形永磁体形成，可以理解地，若干永磁极55也可以由多块分离式永磁体形成，如图8所示。此外，转子102还包括穿过环形永磁极55的转轴551，转轴551一端通过轴承24安装到定子的端盖211，另一端通过另一个轴承安装到定子的筒状外壳21的底部，从而实现转子能够相对于定子转动。

在本实施例中，转子102还包括转子磁芯53，其中心被转轴551穿过并固定在一起；永磁体安装到转子磁芯53的外周表面；该转子磁芯的外周表面设有若干轴向延伸的凹槽54，每个凹槽54位于两个永磁极55的分界处，以减少磁泄漏。

本实施例中，线槽37的槽开口偏离两相邻绕线部的中心，即每个线槽37的槽开口到相邻两个绕线部的距离不相同，因此从每个绕线部末端向两周侧伸出来的两个极靴长短不同，如此设置，可促使转子在初始位置时偏离死点位置。优选地，其中较小极靴的内表面靠近所述槽开口处设有倒角38，倒角的设置可进一步减少较小极靴的面积，进一步增加两极靴的不均匀程度，也即进一部促使转子在初始位置时偏离死点位置。

图6所示为定子绕组未通电即电机处于初始位置时，转子永磁极55的磁力线分布图。如图6所示，转子包括四个永磁极55，N极与S极交替排列，定子包括四个绕线部形成四个定子极。从图6可以看出，在电机处于初始位置时，面积较大的极靴通过的磁力线明显多于面积较小的极靴通过的磁力线，转子磁极的极轴L1偏离定子极的极轴L2一定角度，所述极轴L1与极轴L2之间的夹角Q称为启动角。在本实施例中，该启动角大于45度电角度且小于135度电角度，当电机定子绕组通以一方向的电流时，转子102可以从一方向启动；当电机定子绕组通以相反方向的电流时，转子102可以从相反方向进行启动。可以理解地，在启动角等于90度电角度时，转子102朝两个方向启动都比较容易，也即最容易实现双方向启动。当启动角偏离90度电角度时，转子朝其中一方向启动会比朝另一方向启动较容易。本申请实用新型人经多次实验发现，当启动角处于45度电角度至135度电角度范围时，转子朝两个方向启动的可靠性都比较好。

第二实施例

请参照图7，与第一实施例的不同的是，为了提高绕组1011的绕设效率，定子磁芯由若干定子磁芯单元300沿着定子周向拼接而成，每个定子磁芯单元300包括一个绕线部303及其极靴305、与绕线部连303接成一体轭部片段301，相邻的定子磁芯单元的轭部片段301连接在一起从而形成定子磁芯的外环部。可以理解地，每个定子磁芯单元也可以具有多于1个的绕线部303以及相应的极靴305。每个定子磁芯单元的绕组完成之后，将该若干定子磁芯单元300拼接起来，从而得到具有定子绕组的定子铁芯。在本实施例中，每个定子磁芯单元300具有一个绕线部303以及相应的极靴305；且每个定子磁芯单元300中，绕线部303的端部连接在轭部片段301的两个端部之间。

在本实施例中，相邻定子磁芯单元的轭部片段301的拼接面为互相配合的凹凸卡合面。具体来说，当设置互相配合的凹凸卡合面时，用于拼接成外环部的轭部片段301的两端分别设置凹槽卡位304，以及与该凹槽卡位304相配合的凸起卡扣302；该凹槽卡位304与凸起卡扣302即为凹凸卡口结构；在组装时，每个定子磁芯单元的凸起卡扣302与相邻的定子磁芯单元的凹槽卡位304相配合，每个定子磁芯单元的凹槽卡位304与相邻的定子磁芯单元的凸起卡扣302相配合。

因为定子磁芯由若干个定子磁芯单元300拼接而成，因此，相邻极靴305之间的线槽的槽开口的宽度可以非常小，优选地，线槽的槽开口的最小宽度大于0，且小于或等于气隙最小厚度的3倍，更进一步地，线槽的槽开口的最小宽度小于或等于气隙最小厚度的2倍。本实用新型中，线槽的槽开口的宽度是指相邻两个极靴之间的距离。

如图8所示，本实施例中的转子60包括转子磁芯63和沿转子磁芯63周向设置的永磁极65，该永磁极65是由若干块永磁体66形成，例如是4块。该若干块永磁体66安装到转子磁芯63的外周表面；同样该转子磁芯的外周表面设有若干轴向延伸的凹槽64，每个凹槽64位于两个永磁体66的分界处，以减少磁泄漏。该若干块永磁体66安装到转子磁芯63的外周表面；此时，极靴的内表面位于以转子60中心为圆心的同心圆上；所有永磁体66的外侧表面围成圆柱状，从而使气隙成为均匀气隙。

第三实施例

请参照图9，在本实施例中，定子磁芯同样是由若干定子磁芯单元310沿着定子周向拼接而成的，每个定子磁芯单元310包括一个绕线部313及其极靴315、与绕线部连313接成一体轭部片段311，相邻的定子磁芯单元的轭部片段311连接在一起从而形成定子磁芯的外环部。可以理解地，每个定子磁芯单元也可以具有多于1个的绕线部313以及相应的极靴315。每个定子磁芯单元的绕组完成之后，将该若干定子磁芯单元310拼接起来，从而得到具有定子绕组的定子铁芯。在本实施例中，每个定子磁芯单元310具有一个绕线部313以及相应的极靴315；且每个定子磁芯单元310中，绕线部313的端部连接在轭部片段311的端部。

在本实施例中，相邻定子磁芯单元的轭部片段311的拼接面为平面，相邻的轭部片段311之间可以直接焊接或通过其他方式组配在一起。优选地，为了更好地使相邻弧形轭部的首尾相接触，可以在相邻定子磁芯单元的轭部片段311的端部设有相互配合的导角，具体来说，可以在每个定子磁芯单元的轭部片段311的两端分别设置第一导角312以及第二导角314，相邻轭部片段311的第一导角312与第二导角314可以紧密贴合。

因为定子磁芯由若干个定子磁芯单元310拼接而成，因此，相邻极靴315之间的线槽的槽开口的宽度可以非常小，优选地，线槽的槽开口的最小宽度大于0，且小于或等于气隙最小厚度的3倍。

本实用新型提供的单刷无相电机在邻的两个绕线部之间形成线槽，线槽的槽开口位于所述两个绕线部的极靴之间，且偏离所述两个绕线部的其中一个绕线部，从而无需另设定位槽或定位孔，直接利用线槽的槽开口调整单相直流无刷电机启动时所需启动角度和定位力矩，如通过调整线槽的槽开口偏离两个绕线部的其中一个绕线部的程度调整电机启动角度，当启动角大于45度电角度且小于135度电角度时，该电机转子可实现双方向启动，从而使启动可靠。

第四实施例

请参阅图10，为了提高绕组的绕设效率，本实施例中的定子磁芯同样采用分体式结构，具体地，该绕线部323与其相应的极靴325一体成型成一整体，而绕线部323与外环部321之间为分体式结构，即外环部321与绕线部323分离成型，然后再组装在一起。绕线部323与外环部321的拼接面为平面或互相配合的凹凸卡合面322、324，可以理解地，每一绕线部323可通过焊接或各种机械连接方式(如设燕尾槽的卡扣方式)固定连接至外环部321。在一替换方案中，该绕线部2122还可以与外环部2121及其相应的极靴325皆分离成型，在绕组绕完后再将绕线部323与外环部321及极靴325固定连接。

本实用新型实施例所举的单相直流无刷电机，定子磁芯的极靴的内表面与转子永磁极55的外表面分别位于以所述转子的中心为圆心的两同心圆上，从而在定转子之间形成基本均匀的气隙(之所以称为基本均匀的气隙，是因为在对应槽开口37位置处气隙与其他位置处气隙不相等，当采用分片式磁铁时在对应磁铁端部的倒角位置处气隙与其他位置处气隙不相等，然而对应槽开口和磁铁端部处的气隙长度占总气隙长度的比例相当小)，线槽的槽开口的宽度小于或等于均匀气隙厚度的4倍，从而可减少现有技术中由于大槽口及非均匀气隙的存在而产生的震动和噪声。定子磁芯采用分体式结构，从而使得在绕线部与外环部组装之前可以采用双飞叉绕线机进行绕线，有效提高了绕线生产效率。

上述实施例中，槽开口37具有均匀的周向宽度。可以理解的，作为替代，每个槽开口37的宽度也可不均匀，如内小外大的喇叭形亦可，此时，前述所称槽开口37的宽度指其最小宽度。上述实施例中，槽开口37沿电机径向设置，作为替代，槽开口37也可以沿偏离电机径向的方向设置。

第五实施例

可以理解地，前述实施例中，相邻绕线部323的相邻极靴325之间也可以通过磁桥327连接在一起，如图11所示，磁桥327，绕线部323的极靴连接成内环形，绕线部与外环部321之间可分开设置。

请参照图13至图14，为本实用新型吹风机100的更具体的结构示意图。

送风单元130还包括电机固定器90以及电机盖80；电机固定器90呈筒状，其一端设有开口91，且其侧壁设有若干个第一通孔92，单相直流无刷电机10固定在电机固定器90内，且单相直流无刷电机的动力输出端位于电机固定器未设置开口的一端；电机盖80一端呈中空筒状，另一端与电机固定器的开口91相连，并与电机固定器组成亥姆赫兹共振腔；电机盖上设有若干个第二通孔81。

在本实施例中，电机固定器90和电机盖80的材料为光敏树脂；且电机盖80的中空筒状的直径小于电机固定器90的开口91的直径。此外，还包括卡扣件93，设置在电机固定器90中设有开口的一端，用于将电机固定器90与电机盖80卡扣在一起，当然，电机固定器90与电机盖80还可以采取其他连接方式，例如通过螺纹相连，本实用新型对此不做限制。优选地，电机固定器90的外壁上设有若干个导风板712。

发热单元120包括：两片以上的发热片721以及套在发热片外面的弹簧722，其中发热片721的两端未被套入弹簧内，且发热片的两端沿垂直于弹簧压缩方向延伸，从而防止弹簧722滑出。

外壳110包括：相互连接的第一壳体71与第二壳体72，其中第一壳体71罩在叶轮711上，而第二壳体72而第二壳体72罩住送风单元130以及发热单元120；外壳110还包括底板73，位于第二壳体72的末端，作为电吹风机的出风口。图中未显示外壳110的手柄，手柄可以根据需要一半设置在第一壳体71上，另一半设置在第二壳体72上，再进行组装。

本实用新型上述实施例提供的单相直流无刷电机及驱动控制电路尤其适用于送风流量为80～140立方米/小时，风压为280～720帕斯卡的吹风机，单相直流无刷电机的额定输出功率为50～100瓦，电机定子和转子的磁极数相同且不大于6，所述定子铁芯的外径小于35mm，轴向厚度在10mm～20mm之间。吹风机100中不设微控制单元(Microcontrolunit,MCU)，可降低驱动控制电路。另一方面，自电源接入端接入的外部交流电源不经降压在整流滤波后直接提供给逆变器，因此逆变器的输入电压不小于电源接入端的输入电压。如此配置，可避免因使用发热单元降压而发热导致吹风机无法工作在冷风档。

本实用新型实施例的电机驱动电路中，外部电源不经降压提供给电机，为此逆变器中选用可承受较大电流的MOSFET或IGBT。并且，电路中不设MCU，通过霍尔芯片和开关驱动器实现对MOSFET或IGBT的驱动，整个电路成本较低。

本实用新型上述实施例提供的单相直流无刷电机及驱动控制电路还适用于额定输出功率小于100瓦的便携式吸尘器、或机器人吸尘器等。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施方式，并非是对本实用新型作任何形式上的限定。另外，本领域技术人员还可在本实用新型精神内做其它变化，当然，这些依据本实用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种气流调节装置，包括外壳以及设置在所述外壳内的送风单元和电路板，所述送风单元包括风叶及用于驱动所述风叶的单相永磁无刷电机，所述单相永磁无刷电机包括定子及相对该定子转动的转子，所述定子包括定子铁芯及绕设于所述定子磁芯上的单相绕组，所述转子包括转轴及固定于转轴的永久磁铁，所述定子和转子的磁极数相同且不大于6，所述定子铁芯的外径小于35mm，轴向厚度在10mm～20mm之间。

2.如权利要求1所述的气流调节装置，其特征在于，所述电路板上设有电源接入端和用于向所述单相绕组提供交流电的逆变器。

3.如权利要求2所述的气流调节装置，其特征在于，所述气流调节装置为吹风机，所述外壳内还设有与所述电路板电连接的发热单元。

4.如权利要求3所述的气流调节装置，其特征在于，所述吹风机的送风流量为80～140立方米/小时，风压为280～720帕斯卡。

5.如权利要求3所述的气流调节装置，其特征在于，所述单相永磁无刷电机的额定输出功率为50～100瓦。

6.如权利要求3所述的气流调节装置，其特征在于，所述电源接入端用于接入外部交流电源，所述逆变器的输入电压不小于所述电源接入端的输入电压。

7.如权利要求2所述的气流调节装置，其特征在于，所述气流调节装置为吸尘器，所述吸尘器的额定输出功率小于100瓦。

8.如权利要求1至7任一项所述的气流调节装置，其特征在于，所述电源接入端与逆变器之间电连接有位置侦测器，用于侦测该单相永磁无刷电机的转子的磁场位置，并输出至少两路彼此基本反相的触发信号使所述逆变器产生交流电。

9.如权利要求8所述的气流调节装置，其特征在于，所述位置侦测器由单个霍尔芯片实现，所述霍尔芯片具有至少四个引脚。

10.如权利要求9所述的气流调节装置，其特征在于，所述吹风机还包括一整流滤波单元，该整流滤波电路包括正极输出端与负极输出端，用于将电源接入端接入的交流形式的电源电压转换为直流电压，所述逆变器为一H桥电路，包括第一半导体开关、第二半导体开关、第三半导体开关以及第四半导体开关；该第一半导体开关与第二半导体开关依次串联于所述电源接入单元的正极输出端及负极输出端之间，该第三半导体开关与第四半导体开关依次串联于所述整流滤波单元的正极输出端及负极输出端之间；该单相永磁无刷电机的第一电极端与第一半导体开关、第二半导体开关的连接节点连接，第二电极端与该第三半导体开关以及第四半导体开关的连接节点连接，所述四个半导体开关中至少一个为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极晶体管IGBT。

11.如权利要求10所述的气流调节装置，其特征在于，所述位置侦测器与逆变器之间电连接有开关驱动器，用于对位置侦测器输出的触发信号进行放大后提供给逆变器以驱动所述MOSFET或IGBT。

12.如权利要求11所述的气流调节装置，其特征在于，所述开关驱动器包括第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、第一反相器及第二反相器，该位置侦测器包括用于输出所述两路触发信号的第一触发端及第二触发端，该第一半桥驱动器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，该第二半桥驱动器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端；该位置侦测器的第一触发端与该第一半桥驱动器的第二输入端连接，并通过第二反相器与该第二半桥驱动器的第一输入端连接；该位置侦测器的第二触发端通过第一反相器与该第一半桥驱动器的第一输入端连接，该第二触发端并与该第二半桥驱动器的第二输入端连接；该第一半桥驱动器的第一输出端、第二输出端分别与第一半导体开关管、第二半导体开关管连接，该第二半桥驱动器的第一输出端、第二输出端分别第三半导体开关管及第四半导体开关管连接。

13.如权利要求1至6任一项所述的气流调节装置，其特征在于，所述定子磁芯包括轭部、从所述环状部沿径向伸出的若干绕线部、从每个绕线部末端分别向两周侧伸出来的两个极靴，所述绕组绕设于相应的绕线部上，相邻的两个绕线部之间形成线槽，相邻绕线部的极靴之间通过槽开口断开或通过磁桥连接，所述槽开口或磁桥偏离所述相邻的两个绕线部的对称中心以使得转子能停在偏离死点的初始位置。

14.如权利要求13所述的气流调节装置，其特征在于，所述极靴的径向厚度沿从绕线部到槽开口或磁桥的方向逐渐减小。

15.如权利要求13所述的气流调节装置，其特征在于，所述转子的外周表面与所述极靴之间形成基本均匀的气隙。

16.如权利要求13所述的气流调节装置，其特征在于，相邻绕线部的极靴之间通过槽开口断开且所述槽开口的宽度小于等于所述均匀气隙厚度的4倍。

17.如权利要求1至6任一项所述的气流调节装置，其特征在于，所述永久磁铁为环形磁铁，所述环形磁铁的外径在7.5mm～11mm之间。

18.如权利要求1至6任一项所述的气流调节装置，其特征在于，所述气流调节装置中未设置MCU。

19.一种气流调节装置，包括外壳以及设置在所述外壳内的送风单元和电路板，所述送风单元包括风叶及用于驱动所述风叶的单相永磁无刷电机，所述单相永磁无刷电机包括定子及相对该定子转动的转子，所述定子包括定子铁芯及绕设于所述定子磁芯上的单相绕组，所述转子包括转轴及固定于转轴的永久磁铁，所述定子和转子的磁极数相同且不大于6，所述定子铁芯的外径小于35mm或者所述定子铁芯的轴向厚度在10mm～20mm之间。

20.如权利要求19所述的气流调节装置，其特征在于，所述气流调节装置具有如权利要求1至18任一项所述的特征。