專利名稱:錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及直流無刷馬達(dá)領(lǐng)域技術(shù),尤其是指一種結(jié)構(gòu)緊湊、馬達(dá)運(yùn)行無死角、啟動(dòng)性能好且大大降低了成本的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá)。
背景技術(shù):
如圖1至圖3所示,現(xiàn)有之直流無刷馬達(dá)通常包含有一轉(zhuǎn)子R,一定子P,一驅(qū)動(dòng)電路IC ;該轉(zhuǎn)子R圍繞該定子P,該定子P極性齒(包括有PI、P2、P3、P4)數(shù)量與轉(zhuǎn)子R磁極(包括有Rl、R2、R3、R4)數(shù)量相等并在圓周上相對(duì)應(yīng)。這樣,當(dāng)馬達(dá)運(yùn)行中進(jìn)行極性切換時(shí),由于所有的各定子極性齒中點(diǎn)與各轉(zhuǎn)子磁極中點(diǎn)相對(duì)應(yīng),所有的定子極性齒必須同時(shí)切換,在定子極性齒切換的瞬間,馬達(dá)的徑向力最大而周向分力為零,所以馬達(dá)堵轉(zhuǎn)有死角,又因?yàn)轳R達(dá)停止時(shí),由于定子極性齒PI、P2、P3、P4與轉(zhuǎn)子磁極Rl、R2、R3、R4分別對(duì)應(yīng)相吸,使定子各極性齒中點(diǎn)與轉(zhuǎn)子各磁極中點(diǎn)處于對(duì)齊相位,因此,在馬達(dá)啟動(dòng)的瞬間,定子各極性齒磁場與轉(zhuǎn)子各磁極磁場產(chǎn)生的作用力在徑向達(dá)到最大,但在周向?yàn)榱?,即馬達(dá)的啟動(dòng)扭矩為零,馬達(dá)的啟動(dòng)困難;并且,因?yàn)轳R達(dá)的最小扭矩為零,所以馬達(dá)的振幅比大于1,馬達(dá)運(yùn)行時(shí)的扭矩變化大,馬達(dá)容易抖動(dòng),運(yùn)行噪音大。針對(duì)直流無刷馬達(dá)啟動(dòng)困難的問題,目前有如下方案一、將定子的極性齒設(shè)計(jì)為兩邊大小不對(duì)稱的外形,這樣馬達(dá)靜止時(shí),定子極性齒與轉(zhuǎn)子磁極相吸會(huì)使轉(zhuǎn)子磁極中點(diǎn)與定子極性齒中點(diǎn)偏離微小相位,從而保證通電啟動(dòng)時(shí)馬達(dá)的扭矩不為零,達(dá)到馬達(dá)啟動(dòng)的目的,在運(yùn)行中依靠慣力使得馬達(dá)能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);通過這樣設(shè)計(jì),馬達(dá)雖然能啟動(dòng)與運(yùn)行,但啟動(dòng)時(shí)的扭矩相對(duì)很小,所以負(fù)載較大時(shí)啟動(dòng)困難,馬達(dá)的零扭矩依然存在,馬達(dá)的扭矩振幅比并未得到改善,所以堵轉(zhuǎn)時(shí)死角依然存在,馬達(dá)易抖動(dòng),馬達(dá)運(yùn)行噪音大,馬達(dá)只適合于小負(fù)載品質(zhì)要求不高的場合使用。二、目前采用最多的是用三相馬達(dá)電路來解決,但三相直流無刷馬達(dá)電路的電路成本昂貴、其成本通常是普通馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)十倍,電路復(fù)雜以及電路空間相對(duì)較大,在微型馬達(dá)中電路需要外掛等缺點(diǎn),其應(yīng)用推廣受到限制;例如專利200920169532. 2 一種非全圓周驅(qū)動(dòng)的無刷直流電動(dòng)機(jī),此專利具體系一種非均勻分布的三個(gè)定子極性齒為一組的三相馬達(dá),其明顯存在上述不足之處;又如專利200810190379. 1無刷直流馬達(dá)及其驅(qū)動(dòng)單元,精通業(yè)內(nèi)技術(shù)的人員會(huì)發(fā)現(xiàn),其基本方案是,馬達(dá)的所有定子具有相同的外形,其定子齒數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)在數(shù)量上一一對(duì)應(yīng),一個(gè)定子對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,其定子在軸向簡單的疊加但在徑向的相對(duì)相位是均勻交錯(cuò)排列的,此專利中雖然未提到能有效解決馬達(dá)的死角問題,但其提供的方案在實(shí)質(zhì)上剛好解決了馬達(dá)零扭矩的問題,其馬達(dá)運(yùn)行無死角;由于它是由二個(gè)或多個(gè)定子在軸向疊加,而每個(gè)定子的絕緣材料及線包所占軸向空間比例很大,這樣就浪費(fèi)了馬達(dá)寶貴的軸向空間,所有定子總矽鋼片在軸向的總厚度相對(duì)轉(zhuǎn)子整個(gè)軸向空間所占比例很小,其負(fù)載能力很小。眾所周知,在外轉(zhuǎn)子直流無刷馬達(dá)中,馬達(dá)的高度越高,其零件的精度與成型越困難,其轉(zhuǎn)子的平衡性越差,因此,在馬達(dá)相同高度的情況下,要獲得與普通直流無刷馬達(dá)相同的負(fù)載能力是不可能的,反之,要獲得較高的馬達(dá)負(fù)載能力,必然大大增加外轉(zhuǎn)子在軸向的高度,當(dāng)高度達(dá)到一定時(shí),其必然大大增加生產(chǎn)制程的成本。另外,當(dāng)其運(yùn)用到內(nèi)轉(zhuǎn)子直流無刷馬達(dá)上時(shí),由于磁鐵在軸向的有效長度利用率較小,而內(nèi)轉(zhuǎn)子馬達(dá)的磁鐵通常為昂貴的磁鋼或稀土材料,其磁性材料浪費(fèi)的成本就相對(duì)較大;還有,專利200910025738. 2—種分段轉(zhuǎn)子形狀磁阻電機(jī),其為三相6/4結(jié)構(gòu)或四相8/6結(jié)構(gòu)或三相12/8結(jié)構(gòu),其系內(nèi)轉(zhuǎn)子馬達(dá),轉(zhuǎn)子磁極數(shù)量比定子極性齒數(shù)量少,其同樣存在價(jià)格昂貴、所占空間大等多種缺陷。因此,需研究出一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。
實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此,本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失,其主要目的是提供一種錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其結(jié)構(gòu)緊湊、馬達(dá)運(yùn)行無死角、啟動(dòng)性能好且相比傳統(tǒng)三相馬達(dá)而言大大降低了成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用如下之技術(shù)方案一種錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),包含一轉(zhuǎn)子、一定子和多個(gè)感應(yīng)相位交錯(cuò)的驅(qū)動(dòng)電路,該轉(zhuǎn)子圍繞著定子或被定子圍繞;其中,該轉(zhuǎn)子具有多個(gè)磁極,該定子具有多個(gè)極性齒,且該定子極性齒數(shù)比轉(zhuǎn)子磁極數(shù)少,該定子含有多組線包,且一組線包繞過前述一個(gè)或多個(gè)定子極性齒;前述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路分別對(duì)應(yīng)多組線包,定子極性齒之間進(jìn)行極性切換的相位時(shí)間交錯(cuò)。作為一種優(yōu)選方案,所述轉(zhuǎn)子磁極個(gè)數(shù)為a,該a個(gè)磁極均勻分布在轉(zhuǎn)子的圓周上,轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極所占圓周角度為360° /a ;前述定子極性齒個(gè)數(shù)為b,且Κι轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a與定子極性齒數(shù)b的公約數(shù)為c,最小公約數(shù)為c=l,最大公約數(shù)為c=d,且d<b,每c 個(gè)定子齒組成一組線包,每組線包配置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,則馬達(dá)擁有b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,馬達(dá)最多具有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,馬達(dá)最小具有b/d個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。作為一種優(yōu)選方案,所述各驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)工作,共有d個(gè)定子極性齒在同一瞬間進(jìn)行極性切換。作為一種優(yōu)選方案,所述各定子極性齒均勻分布在圓周上,相鄰定子極性齒間的相位角為360° /b,定子單個(gè)極性齒與轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極所占空間均為360° /a,每個(gè)定子極性齒工作時(shí),最多與兩個(gè)磁極作用。作為一種優(yōu)選方案,所述定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a的最大公約數(shù)等于1,每個(gè)定子極性齒繞有一線包繞組,每一線包繞組配置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。作為一種優(yōu)選方案,所述定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a的最大公約數(shù)為2,每個(gè)定子極性齒擁有一線包繞組時(shí),共有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路;或者每兩個(gè)定子極性齒組成一組定子極性齒組,共用一線包繞組,共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,共有b/2個(gè)定子極性齒組,配置有b/2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,并且,每個(gè)定子極性齒輸出的扭矩大小及相位均相同。作為一種優(yōu)選方案,所述定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a有多個(gè)公約數(shù),每個(gè)定子極性齒擁有一線包繞組時(shí),共有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路;或者,將沿圓周均布的c個(gè)定子極性齒組成一組共分成b/c組定子極性齒組,配置b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,每個(gè)定子極性齒輸出的扭矩大小及相位均相同;當(dāng)c=d時(shí),驅(qū)動(dòng)電路為最少;并且每次切換時(shí)均有d個(gè)沿圓周方向均布的定子極性齒同時(shí)作用。作為一種優(yōu)選方案,所述定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a有公約數(shù)C,將c個(gè)定子極性齒緊密相靠設(shè)計(jì)在一起組成一個(gè)定子極性齒組,各定子極性齒組均勻分布在圓周方向,d/c組定子極性齒組共用一個(gè)線包繞組。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后,其有益效果在于一、由于直流無刷馬達(dá)的一般驅(qū)動(dòng)電路非常便宜,通過簡單地增加驅(qū)動(dòng)電路,使馬達(dá)的扭矩特性得到質(zhì)的改善,馬達(dá)運(yùn)行無死角,啟動(dòng)性能好,馬達(dá)的振動(dòng)減小,噪音減?。欢?、由于增加了驅(qū)動(dòng)電路,馬達(dá)可承受的負(fù)載能力得以增加,因此在較高負(fù)載的情況下,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路可以不通過外置功率放大電路即由多個(gè)簡單驅(qū)動(dòng)電路完成,節(jié)省了外掛電路的成本;三、由于馬達(dá)增加的驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)設(shè)計(jì)在一塊電路板上,因此馬達(dá)的結(jié)構(gòu)尺寸不變化,并且轉(zhuǎn)子磁極個(gè)數(shù)的增加并不會(huì)增加制造成本;四、當(dāng)馬達(dá)需要更高的效率時(shí),可通過增加定子極性齒齒數(shù)輕松實(shí)現(xiàn),而普通直流無刷馬達(dá)增加定子極性齒會(huì)使繞線制程變得非常困難,因此難以通過增加定子極性齒的數(shù)量來解決;五、本結(jié)構(gòu)同時(shí)適合直流無刷外轉(zhuǎn)子馬達(dá)及直流無刷內(nèi)轉(zhuǎn)子馬達(dá),尤其適合同時(shí)將扇葉直接設(shè)計(jì)在外轉(zhuǎn)子上的直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)。為更清楚地闡述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征和功效,
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是現(xiàn)有普通直流無刷馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖;圖2是現(xiàn)有普通直流無刷馬達(dá)輸出扭矩相位示意圖;圖3是現(xiàn)有普通直流無刷馬達(dá)結(jié)構(gòu)示意簡圖;圖4是本實(shí)用新型中普通直流無刷馬達(dá)結(jié)構(gòu)示意簡圖;圖5是本實(shí)用新型之第一種實(shí)施例中馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖;圖6是第一種實(shí)施例中定子極性齒1的輸出扭矩相位示意圖;圖7是第一種實(shí)施例中定子極性齒2的輸出扭矩相位示意圖;圖8是第一種實(shí)施例中定子極性齒3的輸出扭矩相位示意圖;圖9是第一種實(shí)施例中馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖;圖10是本實(shí)用新型之第二種實(shí)施例中馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,其c=d=2 ;圖11是本實(shí)用新型之第二種實(shí)施例中馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,其C=I ;圖12是第二種實(shí)施例中定子極性齒1的輸出扭矩相位示意圖;圖13是第二種實(shí)施例中定子極性齒2的輸出扭矩相位示意圖;圖14是第二種實(shí)施例中定子極性齒3的輸出扭矩相位示意圖;圖15是第二種實(shí)施例中定子極性齒4的輸出扭矩相位示意圖;圖16是第二種實(shí)施例中馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖;圖17是本實(shí)用新型之第三種實(shí)施例中馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,其c=d=4 ;圖18是本實(shí)用新型之第三種實(shí)施例中馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,其c=2 ;[0045]圖19是本實(shí)用新型之第三種實(shí)施例中馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,其C=I ;圖20是第三種實(shí)施例中定子極性齒1、4、7、10的輸出扭矩相位示意圖;圖21是第三種實(shí)施例中定子極性齒2、5、8、11的輸出扭矩相位示意圖;圖22是第三種實(shí)施例中定子極性齒3、6、9、12的輸出扭矩相位示意圖;圖23是第三種實(shí)施例中馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖;圖M是本實(shí)用新型之第四種實(shí)施例中馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,其c=d=2 ;圖25是第四種實(shí)施例中定子極性齒1、2的輸出扭矩相位示意圖;圖沈是第四種實(shí)施例中定子極性齒3、4的輸出扭矩相位示意圖;圖27是第四種實(shí)施例中定子極性齒5、6的輸出扭矩相位示意圖;圖觀是第四種實(shí)施例中馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖。附圖標(biāo)識(shí)說明R、轉(zhuǎn)子Rl R16、磁極P、定子Pl P12、極性齒IC、驅(qū)動(dòng)電路ICl IC12、驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖4至圖觀所示,其顯示出了本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu),該錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),包含一轉(zhuǎn)子R、一定子P和多個(gè)感應(yīng)相位交錯(cuò)的驅(qū)動(dòng)電路IC,該轉(zhuǎn)子R圍繞著定子P或被定子P圍繞;其中,該轉(zhuǎn)子R具有多個(gè)磁極,該定子P具有多個(gè)極性齒,且該定子極性齒數(shù)比轉(zhuǎn)子磁極數(shù)少,該定子P含有多組線包,且一組線包繞過前述一個(gè)或多個(gè)定子極性齒;前述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路IC分別對(duì)應(yīng)多組線包,定子極性齒之間進(jìn)行極性切換的相位時(shí)間交錯(cuò),即每個(gè)或每組定子極性齒切換時(shí),其余的定子極性齒處于非切換的工作狀態(tài),所有定子極性齒與轉(zhuǎn)子磁極作用產(chǎn)生的扭矩在相位上交錯(cuò),它們疊加形成馬達(dá)的扭矩,馬達(dá)扭矩一直大于零,馬達(dá)最小扭矩接近平均扭矩,馬達(dá)運(yùn)行無死角。如圖4至圖9所示,其為本實(shí)用新型之第一種實(shí)施例,該馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為a=4, 定子極性齒數(shù)為b=3,定子極性齒數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的公約數(shù)為c=l,馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為b/ c=3 (即ICl IC3),每個(gè)定子極性齒對(duì)應(yīng)一線包繞組及一驅(qū)動(dòng)電路;圖5為馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,定子極性齒Pl的中點(diǎn)與轉(zhuǎn)子磁極Rl中點(diǎn)相對(duì)應(yīng),定子極性齒Pl處于切換狀況,此時(shí)定子極性齒Pl與轉(zhuǎn)子磁極Rl作用的徑向力最大但周向分力為零,所以定子極性齒Pl輸出的扭矩為零,定子極性齒P2、P3均處于工作狀況,定子極性齒P2、P3輸出的扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30°時(shí),定子極性齒P2的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R2的中點(diǎn)對(duì)應(yīng),定子極性齒P2進(jìn)行切換,定子極性齒P2輸出扭矩為零,定子極性齒Pl、P3處于工作狀況,定子極性齒Pl、P3輸出的扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)無停頓繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過60°時(shí),定子極性齒P3的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R3的中點(diǎn)對(duì)應(yīng),定子極性齒P3進(jìn)行切換,定子極性齒P3輸出扭矩為零,定子極性齒Pl、P2處于工作狀況,定子極性齒Pl、P2輸出的扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)無停頓繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°時(shí),定子極性齒Pl的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R4的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)并開始極性切換,依此循環(huán),馬達(dá)無停頓連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。[0064]圖6至圖8分別為c=l時(shí)定子極性齒P1、定子極性齒P2及定子極性齒P3的輸出扭矩相位示意圖;從圖中可以看出,該3個(gè)定子極性齒PI、P2、P3的扭矩輸出大小相同,相位相錯(cuò),圖9為馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖,從圖9可以看出,馬達(dá)輸出扭矩的最小扭矩一直大于零并接近平均扭矩,扭矩振幅比小,馬達(dá)運(yùn)行無死角,啟動(dòng)性能好,馬達(dá)電磁切換引起的振動(dòng)減小,噪音減小。如圖10至圖16所示,其為本實(shí)用新型之第二種實(shí)施例,該馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為a=6, 定子極性齒數(shù)為b=4,定子極性齒數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的公約數(shù)為1和2,馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為 3或6,當(dāng)每個(gè)定子極性齒對(duì)應(yīng)繞一組線包時(shí),馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為4 (即ICl IC4),當(dāng)每對(duì)定子極性齒對(duì)應(yīng)一線包繞組時(shí),馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為2 (即ICl IC2);圖10為c=2時(shí)馬達(dá)具有2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)切換瞬間的工作示意圖,c=d=2,定子極性齒PI、P3共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC1,定子極性齒P2、P4共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC2,通過繞線制程控制,定子極性齒Pl輸出的磁場與定子極性齒P3輸出的磁場剛好相反,定子極性齒P2輸出的磁場與定子極性齒P4輸出的磁場剛好相反;圖11為c=l時(shí)馬達(dá)具有4個(gè)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)切換瞬間的工作示意圖,c=l,每個(gè)定子極性齒均有一線包繞組及一驅(qū)動(dòng)電路;由圖可以看出,定子極性齒PI、P3的極性切換時(shí)間完全重疊,其切換與運(yùn)行效果完全與圖10相同;以圖10為例說明如下圖示位置定子極性齒PI、P3的中點(diǎn)與轉(zhuǎn)子磁極Rl、R4中點(diǎn)相對(duì)應(yīng),定子極性齒Pl、P3處于切換狀況,此時(shí)定子極性齒Pl、P3與轉(zhuǎn)子磁極Rl、R4作用的徑向力最大但周向分力為零,徑向力相互抵消;所以定子極性齒P1、P3輸出的扭矩為零,定子極性齒P2、P4處于工作狀況,且定子極性齒P2、P3輸出的扭矩此時(shí)達(dá)到最大,定子極性齒P2、P3驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30°時(shí)定子極性齒P2、P4的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R2、R5的中點(diǎn)對(duì)應(yīng), 定子極性齒P2、P4進(jìn)行切換,定子極性齒P2、P4輸出扭矩為零,定子極性齒PI、P3處于工作狀況,且定子極性齒Pl、P3輸出的扭矩此時(shí)達(dá)到最大,定子極性齒Pl、P3驅(qū)動(dòng)馬達(dá)無停頓繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過60°時(shí)定子極性齒PI、P3的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R6、R3的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)并開始極性切換,依此循環(huán),馬達(dá)無停頓連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。圖12至圖15分別為定子極性齒1、定子極性齒P2、定子極性齒P3及定子極性齒 P4的輸出扭矩相位示意圖;從圖中可以看出,該定子極性齒PI、P3的扭矩大小及相位完全相同,定子極性齒P2、P4的扭矩大小與相位完全相同,定子極性齒P1、P3與定子極性齒P2、 P4的扭矩輸出大小相同,相位相錯(cuò),圖16為馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖,從圖中可以看出,馬達(dá)輸出扭矩的最小扭矩一直大于零并接近平均扭矩,扭矩振幅比小,馬達(dá)運(yùn)行無死角,啟動(dòng)性能好,馬達(dá)電磁切換引起的振動(dòng)減小,噪音減小。如圖17至圖23所示,其為本實(shí)用新型之第三種實(shí)施例,該馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為 a=16,定子極性齒數(shù)為b=12,定子極性齒數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的公約數(shù)為1、2和4,馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為12、6或3,當(dāng)每個(gè)定子極性齒對(duì)應(yīng)繞一組線包時(shí),馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為12 (即 ICl IC12),當(dāng)每對(duì)定子極性齒對(duì)應(yīng)一線包繞組時(shí),馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為6(即ICl IC6), 當(dāng)每4個(gè)定子極性齒為一組對(duì)應(yīng)一線包繞組時(shí),馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為3 (即ICl IC3);圖17為c=4時(shí)馬達(dá)具有3個(gè)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)切換瞬間的工作示意圖,定子極性齒P1、P4、P7、P10共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路ICl,定子極性齒P2、P5、P8、P11共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC2,定子極性齒P3、P6、P9、P12共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路 IC3,通過繞線制程控制,定子極性齒Pl、P4、P7、PlO輸出的磁場一致,定子極性齒P2、P5、 P8、P11輸出的磁場一致,定子極性齒?3、?6、?9、?12輸出的磁場一致;圖18為c=2時(shí)馬達(dá)具有6個(gè)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)切換瞬間的工作示意圖,定子極性齒P1、 P7共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路1,定子極性齒P2、P8共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC2,定子極性齒P3、P9共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC3,定子極性齒P4、P10共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC 4,定子極性齒P5、Pll共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC5,定子極性齒P6、P12共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC6 ;由圖可以看出,定子極性齒P1、P7與定子極性齒P4、P10的極性切換時(shí)間完全重疊,其切換與運(yùn)行效果完全與圖 17相同;圖19為c=l時(shí)馬達(dá)具有12個(gè)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)切換瞬間的工作示意圖,每個(gè)定子極性齒配一個(gè)線包繞組及一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,由圖可以看出,定子極性齒P1、P4、P7、P10的極性切換時(shí)間完全重疊,其切換與運(yùn)行效果完全與圖3A及圖;3B相同;以圖17為例說明如下c=4,圖示位置定子極性齒P1、P4、P7、P10的中點(diǎn)與轉(zhuǎn)子磁極Rl、R5、R9、R13中點(diǎn)相對(duì)應(yīng),定子極性齒PI、P4、P7、PlO處于切換狀況,此時(shí)定子極性齒 P1、P4、P7、P10與轉(zhuǎn)子磁極R1、R5、R9、R13作用的徑向力最大但周向分力為零,徑向力相互抵消;所以定子極性齒P1、P4、P7、P10輸出的扭矩為零,其余定子極性齒處于工作狀況并輸出扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過7. 5°時(shí)定子極性齒P2、P5、P8、Pll的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R2、R6、 RlO、R14的中點(diǎn)對(duì)應(yīng),定子極性齒P2、P5、P8、Pll進(jìn)行切換,定子極性齒P2、P5、P8、Pll輸出扭矩為零,其余定子極性齒處于工作狀況并輸出扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)無停頓繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15°時(shí),定子極性齒P3、P6、P9、P12的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R3、R7、 Rl 1、Rl5的中點(diǎn)對(duì)應(yīng),定子極性齒P3、P6、P9、P12進(jìn)行切換,定子極性齒P3、P6、P9、P12輸出扭矩為零,其余定子極性齒處于工作狀況并輸出扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)無停頓繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過22. 5°時(shí),定子極性齒P1、P4、P7、P10的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R16、R4、 R8、R12的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)并開始極性切換,依此循環(huán),馬達(dá)無停頓連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。圖20為定子極性齒PI、P4、P7、PlO的輸出扭矩相位示意圖,圖21為定子極性齒 P2、P5、P8、Pll的輸出扭矩相位示意圖,圖22為定子極性齒P3、P6、P9、P12的輸出扭矩相位示意圖,圖23為馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖,從圖中可以看出,馬達(dá)輸出扭矩的最小扭矩一直大于零并接近平均扭矩,扭矩振幅比小,馬達(dá)運(yùn)行無死角,啟動(dòng)性能好,馬達(dá)電磁切換引起的振動(dòng)減小,噪音減小。如圖M至圖觀所示,其為本實(shí)用新型之第四種實(shí)施例,該馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為8, 定子極性齒數(shù)為6,定子極性齒數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)存在公約數(shù)2,馬達(dá)每2個(gè)極性齒緊密相靠, 分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子相鄰磁極,每2個(gè)相鄰極性齒對(duì)應(yīng)繞一組線包時(shí),馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路數(shù)為3 (即 ICl IC3),馬達(dá)的運(yùn)行效果相當(dāng)于3齒4磁極馬達(dá);圖M為馬達(dá)的極性齒排布及馬達(dá)切換瞬間的工作示意圖,定子極性齒P1、P2共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路ICl,通過繞線制程控制,定子極性齒Pl與定子極性齒P2輸出的極性剛好相反;定子極性齒P3、P4共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC2,定子極性齒P5、P6共用一個(gè)線包繞組及共用驅(qū)動(dòng)電路IC3 ;由圖M所示圖示位置定子極性齒P1、P2的中點(diǎn)與轉(zhuǎn)子磁極R1、R2中點(diǎn)相對(duì)應(yīng),定子極性齒P1、P2處于切換狀況,此時(shí)定子極性齒PI、 P2與轉(zhuǎn)子磁極R1、R2作用的徑向力分別為最大但周向分力均為零,定子極性齒P1、P2輸出的扭矩為零,其余定子極性齒處于工作狀況并輸出扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15°時(shí),定子極性齒P5、P6的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R6、R7的中點(diǎn)對(duì)應(yīng),定子極性齒P5、P6進(jìn)行切換,定子極性齒P5、P6輸出扭矩為零,其余定子極性齒處于工作狀況并輸出扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)無停頓繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30°時(shí),定子極性齒P3、P4的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R3、R4的中點(diǎn)對(duì)應(yīng),定子極性齒P3、P4進(jìn)行切換,定子極性齒P3、P4輸出扭矩為零,其余定子極性齒處于工作狀況并輸出扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)無停頓繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過45°時(shí),定子極性齒P1、P2的中點(diǎn)剛好與轉(zhuǎn)子磁極R8、R1的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)并開始極性切換,依此循環(huán),馬達(dá)無停頓連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。圖25為定子極性齒1、2的輸出扭矩相位示意圖,圖沈?yàn)槎ㄗ訕O性齒P3、P4的輸出扭矩相位示意圖,圖27為定子極性齒P5、P6的輸出扭矩相位示意圖,圖觀為馬達(dá)的合成輸出扭矩相位示意圖,從圖中可以看出,馬達(dá)輸出扭矩的最小扭矩一直大于零并接近平均扭矩,扭矩振幅比小,馬達(dá)運(yùn)行無死角,啟動(dòng)性能好,馬達(dá)電磁切換引起的振動(dòng)減小,噪音減由上述四種實(shí)施例可知,前述轉(zhuǎn)子磁極個(gè)數(shù)為a,該a個(gè)磁極均勻分布在轉(zhuǎn)子的圓周上,轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極所占圓周角度為360° /a ;前述定子極性齒個(gè)數(shù)為b,且Κι各定子極性齒均勻分布在圓周上,相鄰定子極性齒間的相位角為360° /b,定子單個(gè)極性齒與轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極所占空間均為360° /a,這樣,每個(gè)定子極性齒工作時(shí),最多與兩個(gè)磁極作用; 作用磁極與與定子極性齒磁力產(chǎn)生的扭矩方向一致,定子極性齒可以輸出最大扭矩;并且, 在定子極性齒之間留有360° /b -360° /a的定子槽空間,定子繞線極其方便,實(shí)際應(yīng)用中可以通過增加定子極性齒數(shù)量方便地提高馬達(dá)的效率,而不增加馬達(dá)成本;轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a 與定子極性齒數(shù)b的公約數(shù)為c,最小公約數(shù)為c=l,最大公約數(shù)為c=d,且d<b,每c個(gè)定子齒組成一組線包,每組線包配置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,則馬達(dá)擁有b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,馬達(dá)最多具有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,馬達(dá)最小具有b/d個(gè)驅(qū)動(dòng)電路;各驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)工作,共有d個(gè)定子極性齒在同一瞬間進(jìn)行極性切換,一定子極性齒進(jìn)行極性切換后,須經(jīng)過b/d-Ι次其它不同定子極性齒的切換,再回到該定子極性齒進(jìn)行第二次切換,以此循環(huán),各定子極性齒與轉(zhuǎn)子磁極相互作用,各輸出一個(gè)扭矩,該所有定子極性齒扭矩疊加后形成馬達(dá)的扭矩,馬達(dá)扭矩一直大于零,馬達(dá)最小扭矩接近平均扭矩,扭矩振幅比小,馬達(dá)運(yùn)行無死角,啟動(dòng)性能好,馬達(dá)的振動(dòng)減小,噪音減小。當(dāng)定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a的最大公約數(shù)等于1 (見上述第一種實(shí)施例所示),每個(gè)定子極性齒繞有一線包繞組,每一線包繞組配置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,第一定子極性齒切換后,每經(jīng)過360° /b/a相位,都有一不同的定子極性齒進(jìn)行切換,經(jīng)過b次切換后,轉(zhuǎn)子經(jīng)過180° /a,再回到第一定子極性齒進(jìn)行每二次切換,依此類推,經(jīng)過一周后第一磁極回到與第一定子極性齒切換位置,各定子極性齒與每個(gè)磁極均切換一次,每一周內(nèi)馬達(dá)共有 a*b次切換,由于每個(gè)定子極性齒的切換相位不同,所以b的數(shù)值越大,扭矩越平穩(wěn),扭矩振幅比越小,馬達(dá)的穩(wěn)定性越好。[0089]當(dāng)定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a的最大公約數(shù)為2(見上述第二種實(shí)施例所示), 每個(gè)定子極性齒擁有一線包繞組時(shí),共有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,其第1個(gè)定子極性齒對(duì)應(yīng)第1個(gè)磁極切換時(shí),在第1個(gè)定子極性齒對(duì)面的第b/2+l個(gè)定子極性齒對(duì)應(yīng)第a/2+l個(gè)磁極同時(shí)切換,將該對(duì)定子極性齒組成一組定子極性齒組,共用一線包繞組,共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,依此類推,組成b/2個(gè)定子極性齒組,配置有b/2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,并且,該馬達(dá)無論采用b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路工作還是b/2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路工作,每個(gè)定子極性齒輸出的扭矩大小及相位均相同,馬達(dá)運(yùn)行效果相同;采用b/2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)驅(qū)動(dòng)電路少子一半;并且由于每次切換時(shí)是在一對(duì)相差180°的定子極性齒間進(jìn)行,其徑向力剛好相互抵消,所以每次切換時(shí)無徑向沖擊力,馬達(dá)的穩(wěn)定性能更好。當(dāng)定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a有多個(gè)公約數(shù)(見上述第三種實(shí)施例所示),每個(gè)定子極性齒擁有一線包繞組時(shí),共有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,其第1個(gè)定子極性齒對(duì)應(yīng)第1個(gè)磁極切換時(shí),沿圓周均布的第b/d+l、2b/d+l……、(d-l)*b/d+l與第1定子極性齒共有d個(gè)定子極性齒同時(shí)切換,將該d個(gè)同時(shí)切換的定子極性齒組成一組定子極性齒組,共用一線包繞組,共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,依此類推,共組成b/d個(gè)定子極性齒組,配置b/d個(gè)驅(qū)動(dòng)電路;或者, 將沿圓周均布的c個(gè)定子極性齒組成一組共分成b/c組定子極性齒組,配置b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,并且,該馬達(dá)無論是b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路工作還是b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)工作,每個(gè)定子極性齒輸出的扭矩大小及相位均相同,馬達(dá)運(yùn)行效果相同;采用b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)驅(qū)動(dòng)電路減少,當(dāng)c=d時(shí),驅(qū)動(dòng)電路為最少;并且每次切換時(shí)均有d個(gè)沿圓周方向均布的定子極性齒同時(shí)作用,其徑向合力為零,所以每次切換時(shí)無徑向沖擊力,馬達(dá)的穩(wěn)定性能更好。當(dāng)定子極性齒數(shù)b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a有公約數(shù)C,也可將c個(gè)定子極性齒緊密相靠設(shè)計(jì)在一起組成一個(gè)定子極性齒組,各定子極性齒組均勻分布在圓周方向,d/c組定子極性齒組共用一個(gè)線包繞組(見上述第四種實(shí)施例所示)。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于,主要系通過設(shè)計(jì)定子極性齒數(shù)比轉(zhuǎn)子磁極個(gè)數(shù)少, 使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路控制不同定子極性齒,每個(gè)或每組定子極性齒切換時(shí),其余的定子極性齒處于非切換的工作狀態(tài),所有定子極性齒與轉(zhuǎn)子磁極作用產(chǎn)生的扭矩在相位上交錯(cuò),它們疊加形成馬達(dá)的扭矩,馬達(dá)扭矩一直大于零,馬達(dá)最小扭矩接近平均扭矩,扭矩振幅比小,馬達(dá)運(yùn)行無死角,啟動(dòng)性能好,馬達(dá)的振動(dòng)減小,噪音減小;同時(shí),該種結(jié)構(gòu)之馬達(dá),其成本低、所占空間小,而且可根據(jù)不同情況下對(duì)平衡性的不同要求而提供適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)。以上所述,僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,并非對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)范圍作任何限制,故凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾,均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于包含一轉(zhuǎn)子、一定子和多個(gè)感應(yīng)相位交錯(cuò)的驅(qū)動(dòng)電路,該轉(zhuǎn)子圍繞著定子或被定子圍繞;其中,該轉(zhuǎn)子具有多個(gè)磁極,該定子具有多個(gè)極性齒,且該定子極性齒數(shù)比轉(zhuǎn)子磁極數(shù)少,該定子含有多組線包,且一組線包繞過前述一個(gè)或多個(gè)定子極性齒;前述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路分別對(duì)應(yīng)多組線包,定子極性齒之間進(jìn)行極性切換的相位時(shí)間交錯(cuò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于所述轉(zhuǎn)子磁極個(gè)數(shù)為a,該a個(gè)磁極均勻分布在轉(zhuǎn)子的圓周上,轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極所占圓周角度為360° /a ;前述定子極性齒個(gè)數(shù)為b,且bG,轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a與定子極性齒數(shù)b的公約數(shù)為c,最小公約數(shù)為 c=l,最大公約數(shù)為c=d,且d<b,每c個(gè)定子齒組成一組線包,每組線包配置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路, 則馬達(dá)擁有b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,馬達(dá)最多具有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,馬達(dá)最小具有b/d個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于所述各驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)工作,共有d個(gè)定子極性齒在同一瞬間進(jìn)行極性切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于所述各定子極性齒均勻分布在圓周上,相鄰定子極性齒間的相位角為360° /b,定子單個(gè)極性齒與轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極所占空間均為360° /a,每個(gè)定子極性齒工作時(shí),最多與兩個(gè)磁極作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于所述定子極性齒數(shù)b 與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a的最大公約數(shù)等于1,每個(gè)定子極性齒繞有一線包繞組,每一線包繞組配置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于所述定子極性齒數(shù)b 與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a的最大公約數(shù)為2,每個(gè)定子極性齒擁有一線包繞組時(shí),共有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路; 或者每兩個(gè)定子極性齒組成一組定子極性齒組,共用一線包繞組,共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,共有 b/2個(gè)定子極性齒組,配置有b/2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,并且,每個(gè)定子極性齒輸出的扭矩大小及相位均相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于所述定子極性齒數(shù)b 與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a有多個(gè)公約數(shù),每個(gè)定子極性齒擁有一線包繞組時(shí),共有b個(gè)驅(qū)動(dòng)電路;或者,將沿圓周均布的c個(gè)定子極性齒組成一組共分成b/c組定子極性齒組,配置b/c個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,每個(gè)定子極性齒輸出的扭矩大小及相位均相同;當(dāng)c=d時(shí),驅(qū)動(dòng)電路為最少;并且每次切換時(shí)均有d個(gè)沿圓周方向均布的定子極性齒同時(shí)作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),其特征在于所述定子極性齒數(shù) b與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)a有公約數(shù)c,將c個(gè)定子極性齒緊密相靠設(shè)計(jì)在一起組成一個(gè)定子極性齒組,各定子極性齒組均勻分布在圓周方向,d/c組定子極性齒組共用一個(gè)線包繞組。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種錯(cuò)位多驅(qū)動(dòng)直流無刷馬達(dá),包含一轉(zhuǎn)子、一定子和多個(gè)感應(yīng)相位交錯(cuò)的驅(qū)動(dòng)電路,該轉(zhuǎn)子圍繞著定子或被定子圍繞;其中,該轉(zhuǎn)子具有多個(gè)磁極,該定子具有多個(gè)極性齒,且該定子極性齒數(shù)比轉(zhuǎn)子磁極數(shù)少,該定子含有多組線包,且一組線包繞過前述一個(gè)或多個(gè)定子極性齒;前述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路分別對(duì)應(yīng)多組線包,定子極性齒之間進(jìn)行極性切換的相位時(shí)間交錯(cuò),即每個(gè)或每組定子極性齒切換時(shí),其余的定子極性齒處于非切換的工作狀態(tài),所有定子極性齒與轉(zhuǎn)子磁極作用產(chǎn)生的扭矩在相位上交錯(cuò),它們疊加形成馬達(dá)的扭矩,馬達(dá)扭矩一直大于零,馬達(dá)最小扭矩接近平均扭矩,馬達(dá)運(yùn)行無死角,以及該種馬達(dá)成本較低、所占空間較小。
文檔編號(hào)H02K29/03GK201994817SQ20112007868
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者高林發(fā) 申請(qǐng)人:高林發(fā)