專利名稱：具有帶槽磁體的無刷直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無刷直流電動(dòng)機(jī)，更具體地，涉及附著于無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上的磁體的配置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)了無刷直流(DC)電動(dòng)機(jī)，用于克服由整流器與電刷的機(jī)械接觸所引起的使用電刷的傳統(tǒng)DC電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，并且該電動(dòng)機(jī)是其中的整流設(shè)備被磁極性傳感器和半導(dǎo)體開關(guān)所取代的電動(dòng)機(jī)。具體地，本發(fā)明涉及一種無傳感器的無刷DC電動(dòng)機(jī)，并涉及利用各個(gè)反電動(dòng)勢而不是磁極性傳感器的、用于檢測轉(zhuǎn)子位置的無刷DC電動(dòng)機(jī)。
如圖1所示，常規(guī)的無傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)包括定子1和轉(zhuǎn)子2。
轉(zhuǎn)子2安裝于定子1內(nèi)部，為了安裝轉(zhuǎn)子2，定子1在其中間部分形成了用于安裝轉(zhuǎn)子2的空間。定子1配備了延伸至定子1的中心部分并沿徑向排列的齒1a，并在相鄰的齒1a之間形成了槽，以便于線圈纏繞在齒1b周圍。
由預(yù)定的間隙將轉(zhuǎn)子2與定子1的齒1a相分隔。轉(zhuǎn)子2包括位于其中心部分的、其中安裝了轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子芯2a，沿圓周方向排列于芯2a的外圓周表面以便其極性交替排列的磁體2b，以及當(dāng)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時(shí)抑制磁體2b與芯2a相分離的分散抑制罐(scatter preventing can)2c。當(dāng)磁體2b附著于芯2a的外圓周時(shí)，將該磁體稱作表面安裝的永久磁體(SPM)。
在傳統(tǒng)的無傳感器的無刷DC電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)向定子1的線圈提供電功率時(shí)，線圈與磁體2b之間的電磁相互作用使得轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，通過根據(jù)出現(xiàn)在定子1的線圈端子的反相電動(dòng)勢來檢測轉(zhuǎn)子2的位置，電控制了提供給定子1的電壓。
更詳細(xì)地，如果施加了驅(qū)動(dòng)信號，通過將電功率提供給定子1的兩相來設(shè)置轉(zhuǎn)子2，以使轉(zhuǎn)子2位于預(yù)定位置。隨后，如果在預(yù)定時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)并且電動(dòng)機(jī)超過預(yù)定的RPMs，則定子的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓從而產(chǎn)生反電動(dòng)勢。然后，根據(jù)所產(chǎn)生的反相電動(dòng)勢來估計(jì)出轉(zhuǎn)子2的位置，從而可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號并允許電動(dòng)機(jī)的無傳感器的操作。
但是，在4極性6槽的SPM集中式纏繞類型的無刷DC電動(dòng)機(jī)中，與具有多個(gè)槽的分布式纏繞類型的傳統(tǒng)無刷DC電動(dòng)機(jī)不同，如圖2所示，平坦的反電動(dòng)勢的波形出現(xiàn)在零交叉點(diǎn)(Vdc/2)。該波形使得轉(zhuǎn)子2的位置的方向不穩(wěn)定并使得變相點(diǎn)不規(guī)則，從而如圖3所示產(chǎn)生異常電流。因此，當(dāng)抽吸和排放時(shí)，采用無刷直流電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)受到破壞且產(chǎn)生波動(dòng)。
此外，由于磁化的線圈破壞了變動(dòng)力矩(cogging torque)特性并對操作特性起了副作用，在磁體的拐角處產(chǎn)生了強(qiáng)磁場和不均衡的強(qiáng)磁通量。由于必須將比較器添加到控制板中，以便于當(dāng)通過避免波形的平坦間隔來在位置檢測時(shí)間之前檢測反電動(dòng)勢時(shí)，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的完全控制，增加了材料的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到上述問題，且本發(fā)明的一方面是提出一種4極性6槽的無傳感器的無刷DC電動(dòng)機(jī)，其中通過在零交叉點(diǎn)的定子的各個(gè)線圈端子處對各個(gè)反相電動(dòng)勢的波形進(jìn)行線性化，能夠容易地檢測出轉(zhuǎn)子的位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種無刷直流電動(dòng)機(jī)，包括定子，具有用于根據(jù)所施加的電流來感應(yīng)磁通量的線圈；以及轉(zhuǎn)子，安裝于定子中，并具有其中轉(zhuǎn)軸與之連接的芯以及附著于芯周圍的磁體，其中每一個(gè)磁體在各個(gè)磁體的側(cè)面處具有帶槽部分(chamfered portion)。
優(yōu)選地，在磁體的外側(cè)形成所述帶槽部分。
此外，各個(gè)帶槽部分的圓周長度約為各個(gè)磁體總長度的22％至33％。
各個(gè)帶槽部分相對于轉(zhuǎn)子中心的角度約為20至30度。
各個(gè)帶槽部分的半徑長度約為各個(gè)磁體總徑向長度的50％至63％。
在隨后的描述中將部分地說明本發(fā)明的其它方面和/或優(yōu)點(diǎn)，并且將從描述中變得顯而易見或可以通過本發(fā)明的實(shí)踐進(jìn)行了解。


從結(jié)合附圖的本實(shí)施例的以下描述中，本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯且更加容易理解，其中圖1是示出了傳統(tǒng)的無刷DC電動(dòng)機(jī)的平面圖；圖2是示出了傳統(tǒng)的無刷DC電動(dòng)機(jī)中反電動(dòng)勢的波形的圖形；圖3是示出了傳統(tǒng)的無刷DC電動(dòng)機(jī)中的電流波形的圖形；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的無刷DC電動(dòng)機(jī)的平面圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的無刷DC電動(dòng)機(jī)中反電動(dòng)勢的波形的圖形；以及圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的無刷DC電動(dòng)機(jī)中的電流波形的圖形。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)地參考本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中示出了其示例。以下通過參考圖示來對實(shí)施例進(jìn)行以下描述，以便解釋本發(fā)明。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一種無傳感器的無刷DC電動(dòng)機(jī)包括定子10和轉(zhuǎn)子20。
轉(zhuǎn)子20安裝在定子10內(nèi)部，為了安裝轉(zhuǎn)子20，將用于安裝轉(zhuǎn)子20的空間限定在定子10的中心部分。定子10包括向定子10的中心部分延伸并沿徑向排列的齒11，以及限定在其周圍纏繞線圈的相鄰齒11之間的槽12。
由預(yù)定間隙來間隔轉(zhuǎn)子20與定子10的齒11。轉(zhuǎn)子20包括位于定子10中心的且其中安裝了轉(zhuǎn)軸的芯21，沿圓周方向排列的以便于其極性交替排列的磁體22，以及當(dāng)轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)時(shí)抑制磁體22由于離心力與轉(zhuǎn)子20相分離的分散抑制罐23。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的無刷DC電動(dòng)機(jī)的特征在于每一個(gè)磁體22具有形成于其側(cè)面外端的帶槽部分22a。優(yōu)選地，帶槽部分22a的每一個(gè)圓周長度A約為一個(gè)磁體總圓周長度的22％至33％，即，相對于轉(zhuǎn)子20的中心的角度約是20至30度。優(yōu)選地，帶槽部分22a的每一個(gè)徑向長度B約為一個(gè)磁體22的總徑向長度的50％至63％，即，當(dāng)一個(gè)磁體22的厚度是8mm時(shí)，大約為4mm至5mm。
在根據(jù)本發(fā)明的無傳感器的無刷DC電動(dòng)機(jī)中，通過根據(jù)出現(xiàn)在定子10的線圈端子的反相電動(dòng)勢來檢測轉(zhuǎn)子20的位置，對提供給定子10的電壓進(jìn)行控制。
更詳細(xì)地，當(dāng)施加了驅(qū)動(dòng)信號時(shí)，為了在預(yù)定位置安置轉(zhuǎn)子20，通過向定子10的兩相提供電功率來設(shè)置轉(zhuǎn)子20。其后，如果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以使其在預(yù)定時(shí)間旋轉(zhuǎn)并且電動(dòng)機(jī)超過預(yù)定的PRMs(大約超過300PRM)，定子10的線圈感生電壓以便產(chǎn)生反電動(dòng)勢。然后，根據(jù)所產(chǎn)生的反相電動(dòng)勢對轉(zhuǎn)子20的位置進(jìn)行估計(jì)，以便可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號以及允許進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的無傳感器操作。
在對轉(zhuǎn)子20的位置估計(jì)中，控制部分(沒有示出)接收各個(gè)相的反電動(dòng)勢并通過使用比較器來檢測反電動(dòng)勢的Vdc/2點(diǎn)，即，零交叉點(diǎn)(ZCP)。當(dāng)轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)超過30度(電角度)時(shí)，控制部分利用電流激發(fā)下一個(gè)線圈以便于驅(qū)動(dòng)無刷DC電動(dòng)機(jī)。
在無傳感器的無刷DC電動(dòng)機(jī)中，如圖5所示，由于ZCP是定義明確的，因此變相點(diǎn)也是定義明確的。如圖6所示，異常電流波形沒有出現(xiàn)。
磁體22的帶槽部分22a緩和了磁通量的不均衡性，以便減小變動(dòng)力矩，并減震和降噪。
對采用根據(jù)本發(fā)明的無傳感器的無刷DC電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)進(jìn)行測試的結(jié)果說明壓縮機(jī)的效率提高了約2％至3％，并且去除了當(dāng)抽吸和排放時(shí)的波動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的無刷DC電動(dòng)機(jī)，如以上所述，由于在定子的線圈端產(chǎn)生的各相的反電動(dòng)勢的波形在ZCP的線性波形出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子的位置很容易檢測，并且可以抑制異常電流的產(chǎn)生。
盡管已示出和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在不偏離本發(fā)明的原理和本質(zhì)的前提下可以進(jìn)行修改，其范圍由權(quán)利要求書及其等效物來限定。
權(quán)利要求
1.一種無刷直流電動(dòng)機(jī)，包括定子，包括用于根據(jù)所施加的電流來感應(yīng)磁通量的線圈；以及轉(zhuǎn)子，安裝于定子中，包括與轉(zhuǎn)軸相連的芯，以及附著于芯周圍的磁體；其中每一個(gè)磁體在其側(cè)面處具有帶槽部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于在磁體的外側(cè)形成帶槽部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于各個(gè)帶槽部分的圓周長度約為各磁體的總圓周長度的22％至33％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于各個(gè)帶槽部分相對于轉(zhuǎn)子中心的角度約為20至30度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于各個(gè)帶槽部分的徑向長度約為各個(gè)磁體總徑向長度的50％至63％。
全文摘要
一種具有附著于其轉(zhuǎn)子的磁體的改進(jìn)配置的無刷DC電動(dòng)機(jī)。該無刷直流電動(dòng)機(jī)包括定子，包括用于根據(jù)所施加的電流來感應(yīng)磁通量的線圈；以及轉(zhuǎn)子，安裝于定子中，包括與轉(zhuǎn)軸相連的芯，以及附著于芯周圍的磁體。每一個(gè)磁體在其側(cè)面處具有帶槽部分。
文檔編號H02K1/27GK1747289SQ20041009521
公開日2006年3月15日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者盧興均 申請人:三星光州電子株式會(huì)社