本發(fā)明是一種單繞組兩相無刷直流電動機，其涉及一種電動機，特別是涉及一種轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為二極、定子繞組數(shù)為四個、定子繞組為單繞組工作方式的兩相無刷直流電動機。

背景技術(shù)：

單相無刷直流電動機的定子繞組按照導(dǎo)通方式不同分為單繞組工作方式或雙繞組工作方式。前者采用h橋式電路，需要四個功率開關(guān)管。后者采用非橋式電路，只需要兩個功率開關(guān)管。在一個換相周期內(nèi)（三百六十度電角度），單繞組工作方式是前半周時間正向?qū)?，后半周時間反向?qū)?。雙繞組工作方式是前半周時間一個繞組導(dǎo)通，后半周時間另一個繞組導(dǎo)通，兩個繞組交替工作。與雙繞組工作方式相比，單繞組工作方式的單相無刷直流電動機的繞組在任何時候都在工作，電機效率提高10～15%，使得單繞組工作方式的單相無刷直流電動機體積更小。

用于電腦、電子設(shè)備機箱通風(fēng)冷卻的普通微型單相無刷直流風(fēng)機應(yīng)用十分廣泛，其控制器芯片技術(shù)的發(fā)展較為完善，控制器芯片的價格也較為低廉，例如us72控制器芯片、us168控制器芯片的市場單價低至一元以下。該類芯片內(nèi)不僅包含有一個霍爾傳感器，還包含單相無刷直流風(fēng)機繞組線圈的驅(qū)動電路和一些輔助電路，例如堵轉(zhuǎn)關(guān)機和自動重起動等功能電路。

普通微型單相無刷直流風(fēng)機的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為四極，四極轉(zhuǎn)子與二極轉(zhuǎn)子相比，磁極數(shù)多則轉(zhuǎn)子磁極極弧角度小，霍爾元件追蹤轉(zhuǎn)子永磁體磁極狀態(tài)的精度低，電機轉(zhuǎn)子直徑較小時，更容易產(chǎn)生失控現(xiàn)象。普通單相無刷直流電動機存在轉(zhuǎn)矩為零的“死點”，只能采用不對稱氣隙結(jié)構(gòu)。不對稱氣隙結(jié)構(gòu)會使電動機氣隙中的磁場產(chǎn)生畸變，使定子磁動勢諧波損耗增加，導(dǎo)致普通微型單相無刷直流風(fēng)機的輸出轉(zhuǎn)矩小、電機效率無法提升。并且不對稱氣隙結(jié)構(gòu)不適用于需要正、反兩個轉(zhuǎn)向的風(fēng)機。另外，定子鐵芯的齒槽結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩，引起電機振動和噪音，在電機設(shè)計中應(yīng)該采取技術(shù)措施降低或消除齒槽轉(zhuǎn)矩。普通微型單相無刷直流風(fēng)機的不對稱氣隙結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩是該電機順利起動的必備條件，不能消除普通微型單相無刷直流風(fēng)機的齒槽轉(zhuǎn)矩。風(fēng)機屬于轉(zhuǎn)動慣量小、機械特性軟的負載，其負載轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加，風(fēng)機對驅(qū)動電機的起動轉(zhuǎn)矩要求較低。不對稱氣隙結(jié)構(gòu)的普通單相無刷直流電動機不適用于轉(zhuǎn)動慣量較大的負載。智能控制設(shè)備中有大量的儀器設(shè)備需要大起動轉(zhuǎn)矩的微型電動機。普通三相無刷直流電動機的定子繞組數(shù)量多、加工工藝復(fù)雜、電機成本高。外轉(zhuǎn)子式電動機無法消除齒槽轉(zhuǎn)矩。電機直徑較小時，普通內(nèi)轉(zhuǎn)子式電動機的定子繞組纏繞加工困難。綜合上述因素，智能控制設(shè)備領(lǐng)域需要一種成本低、輸出轉(zhuǎn)矩大、電機效率高的兩相無刷直流電動機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服普通微型單相無刷直流風(fēng)機輸出轉(zhuǎn)矩小、電機效率無法提升的缺點，以及克服普通三相無刷直流電動機成本較大的缺點，提供一種控制器采用兩個普通微型單相無刷直流風(fēng)機的控制器芯片，電動機轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為二極、定子繞組數(shù)為四個、定子繞組為單繞組工作方式的成本低、輸出轉(zhuǎn)矩大、電機效率高的兩相無刷直流電動機。本發(fā)明的實施方案如下：

單繞組兩相無刷直流電動機包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件、控制器。所述電動機轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為二極、定子繞組數(shù)為四個、定子繞組為單繞組工作方式。定子部件中有兩相繞組，每相繞組包括兩個繞組線圈，同相序兩個繞組線圈在空間上相差一百八十度，相鄰兩個繞組線圈屬于不同相序，相鄰兩個繞組線圈在空間上相差九十度。相鄰兩個繞組線圈磁動勢串聯(lián)產(chǎn)生串聯(lián)磁場，在電動機換相過程中，依次改變產(chǎn)生串聯(lián)磁場的相鄰兩個繞組線圈的不同組合，形成定子旋轉(zhuǎn)磁場?？刂破鞑捎脙蓚€普通微型單相無刷直流風(fēng)機的控制器芯片，控制器芯片驅(qū)動類型屬于單繞組工作方式。每個控制器芯片內(nèi)包含有一個霍爾傳感器?；蛘撸總€控制器芯片與一個霍爾傳感器分立元件配合使用。每個霍爾傳感器放置在不同相序的繞組線圈徑向內(nèi)側(cè)。兩個霍爾傳感器放置位置在空間上相差九十度?？刂破魇箖上嗬@組的電流相位相差九十度電角度。

控制器的接線圖中，繞組線圈a一、繞組線圈a二組成a相繞組，a相繞組由控制器芯片a控制。繞組線圈b壹、繞組線圈b貳組成b相繞組，b相繞組由控制器芯片b控制?？刂破餍酒琣的引腳ⅲ連接電源母線，控制器芯片a的引腳ⅱ連接接地點，控制器芯片a的引腳ⅳ是漏極開路輸出的轉(zhuǎn)速信號或報警信號的引腳。控制器芯片a的引腳ⅰ連接繞組線圈a一的尾端，繞組線圈a一的首端連接繞組線圈a二的尾端，繞組線圈a二的首端連接控制器芯片a的引腳ⅴ。控制器芯片b的引腳ⅲ連接電源母線，控制器芯片b的引腳ⅱ連接接地點，控制器芯片b的引腳ⅳ是漏極開路輸出的轉(zhuǎn)速信號或報警信號的引腳。控制器芯片b的引腳ⅰ連接繞組線圈b壹的尾端，繞組線圈b壹的首端連接繞組線圈b貳的尾端，繞組線圈b貳的首端連接控制器芯片b的引腳ⅴ。

定子部件包括定子鐵芯、四個繞組鐵芯和四個定子繞組，每個定子繞組包括繞組骨架、繞組線圈，繞組骨架中間是骨架通孔，繞組線圈安裝在繞組骨架上。定子鐵芯中間是環(huán)形的極靴，極靴的中間是圓形的定子氣隙內(nèi)腔，極靴徑向外側(cè)邊緣均布有四個定子磁極，依次是磁極一、磁極二、磁極三、磁極四，每個定子磁極徑向外側(cè)端部各有一個定子磁軛，分別是磁軛一、磁軛二、磁軛三、磁軛四，相鄰兩個定子磁軛之間是繞組空腔，每個繞組空腔沿著圓周方向兩側(cè)各有一個鎖定凹槽，鎖定凹槽的輪廓呈燕尾形，極靴徑向外側(cè)邊緣均布有四個隔磁凹槽，每個隔磁凹槽位于相鄰兩個定子磁極之間，每個隔磁凹槽與定子氣隙內(nèi)腔之間形成一個截面非常小的隔磁磁橋。繞組鐵芯呈矩形，繞組鐵芯的兩端各有一個鎖定榫頭，鎖定榫頭的輪廓呈燕尾形，鎖定榫頭的輪廓與定子鐵芯的鎖定凹槽的輪廓相嚙合。

轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、隔磁襯套、永磁體，轉(zhuǎn)軸呈圓柱形，隔磁襯套呈圓筒形，隔磁襯套的材質(zhì)是非導(dǎo)磁材料，隔磁襯套安裝在轉(zhuǎn)軸徑向外表面的中間位置。轉(zhuǎn)子鐵芯呈圓筒形，轉(zhuǎn)子鐵芯徑向外表面安裝有二個瓦片形的永磁體，相鄰永磁體徑向外表面互為異性磁極。轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在隔磁襯套的徑向外表面。

單繞組兩相無刷直流電動機在裝配時，把四個定子繞組的骨架通孔分別安裝在四個繞組鐵芯上，把繞組鐵芯兩端的鎖定榫頭安裝在定子鐵芯的鎖定凹槽中，把控制器安裝在定子部件上，并把繞組線圈與控制器用導(dǎo)線連接，再把轉(zhuǎn)子部件安裝在定子鐵芯的定子氣隙內(nèi)腔中。

四個繞組鐵芯分別命名為繞組鐵芯一、繞組鐵芯二、繞組鐵芯三、繞組鐵芯四。繞組鐵芯一位于磁軛一與磁軛二之間的繞組空腔中，繞組鐵芯二位于磁軛二與磁軛三之間的繞組空腔中，繞組鐵芯三位于磁軛三與磁軛四之間的繞組空腔中，繞組鐵芯四位于磁軛四與磁軛一之間的繞組空腔中。

四個定子繞組的繞組線圈分別命名為繞組線圈b貳、繞組線圈a二、繞組線圈b壹、繞組線圈a一。繞組線圈b貳位于磁軛一與磁軛二之間的繞組空腔中，繞組線圈a二位于磁軛二與磁軛三之間的繞組空腔中，繞組線圈b壹位于磁軛三與磁軛四之間的繞組空腔中，繞組線圈a一位于磁軛四與磁軛一之間的繞組空腔中。

單繞組兩相無刷直流電動機有四個換相狀態(tài)，其控制過程是：

所述電動機在換相狀態(tài)一時，霍爾元件a檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性為s極，控制器芯片a反向?qū)?，電流從控制器芯片a引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a二、繞組線圈a一，電流從控制器芯片a引腳ⅰ流入?？刂破餍酒琣反向?qū)〞r，繞組線圈a二左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a二右側(cè)磁極極性是sa極。并且，繞組線圈a一左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a一右側(cè)磁極極性是sa極。

與此同時，霍爾元件b檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性為s極，控制器芯片b反向?qū)ǎ娏鲝目刂破餍酒琤引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b貳、繞組線圈b壹，電流從控制器芯片b引腳ⅰ流入?？刂破餍酒琤反向?qū)〞r，繞組線圈b貳上端磁極極性是nb極，繞組線圈b貳下端磁極極性是sb極。并且，繞組線圈b壹上端磁極極性是nb極，繞組線圈b壹下端磁極極性是sb極。

繞組線圈a一磁動勢與繞組線圈b貳磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a一b貳磁力線路徑閉合。a一b貳磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈a一的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯四、磁軛一、繞組鐵芯一到達繞組線圈b貳的sb極，磁力線再從繞組線圈b貳的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛二、磁極二、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極四、磁軛四、繞組鐵芯四，磁力線回到繞組線圈a一的sa極，形成閉合回路。

繞組線圈b壹磁動勢與繞組線圈a二磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b壹a二磁力線路徑閉合。b壹a二磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈b壹的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯三、磁軛三、繞組鐵芯二到達繞組線圈a二的sa極，磁力線再從繞組線圈a二的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛二、磁極二、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極四、磁軛四、繞組鐵芯三，磁力線回到繞組線圈b壹的sb極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)一時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面左上側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面右下側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機在換相狀態(tài)二時，霍爾元件a檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性維持為s極，控制器芯片a反向?qū)?，電流從控制器芯片a引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a二、繞組線圈a一，電流從控制器芯片a引腳ⅰ流入?？刂破餍酒琣反向?qū)〞r，繞組線圈a二左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a二右側(cè)磁極極性是sa極。并且，繞組線圈a一左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a一右側(cè)磁極極性是sa極。

與此同時，霍爾元件b檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性轉(zhuǎn)從s極變?yōu)閚極，控制器芯片b正向?qū)?，電流從控制器芯片b引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b壹、繞組線圈b貳，電流從控制器芯片b引腳ⅴ流入?？刂破餍酒琤正向?qū)〞r，繞組線圈b壹上端磁極極性是sb極，繞組線圈b壹下端磁極極性是nb極。并且，繞組線圈b貳上端磁極極性是sb極，繞組線圈b貳下端磁極極性是nb極。

繞組線圈a二磁動勢與繞組線圈b貳磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a二b貳磁力線路徑閉合。a二b貳磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈a二的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯二、磁軛二、繞組鐵芯一到達繞組線圈b貳的sb極，磁力線再從繞組線圈b貳的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛一、磁極一、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極三、磁軛三、繞組鐵芯二，磁力線回到繞組線圈a二的sa極，形成閉合回路。

繞組線圈b壹磁動勢與繞組線圈a一磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b壹a一磁力線路徑閉合。b壹a一磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈b壹的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯三、磁軛四、繞組鐵芯四到達繞組線圈a一的sa極，磁力線再從繞組線圈a一的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛一、磁極一、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極三、磁軛三、繞組鐵芯三，磁力線回到繞組線圈b壹的sb極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)二時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面左下側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面右上側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機在換相狀態(tài)三時，霍爾元件a檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性從s極轉(zhuǎn)變?yōu)閚極，控制器芯片a正向?qū)?，電流從控制器芯片a引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a一、繞組線圈a二，電流從控制器芯片a引腳ⅴ流入?？刂破餍酒琣正向?qū)〞r，繞組線圈a一左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a一右側(cè)磁極極性是na極。并且，繞組線圈a二左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a二右側(cè)磁極極性是na極。

與此同時，霍爾元件b檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性維持為n極，控制器芯片b正向?qū)?，電流從控制器芯片b引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b壹、繞組線圈b貳，電流從控制器芯片b引腳ⅴ流入?？刂破餍酒琤正向?qū)〞r，繞組線圈b壹上端磁極極性是sb極，繞組線圈b壹下端磁極極性是nb極。并且，繞組線圈b貳上端磁極極性是sb極，繞組線圈b貳下端磁極極性是nb極。

繞組線圈b貳磁動勢與繞組線圈a一磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b貳a一磁力線路徑閉合。b貳a一磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈b貳的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯一、磁軛一、繞組鐵芯四到達繞組線圈a一的sa極，磁力線再從繞組線圈a一的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛四、磁極四、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極二、磁軛二、繞組鐵芯一，磁力線回到繞組線圈b貳的sb極，形成閉合回路。

繞組線圈a二磁動勢與繞組線圈b壹磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a二b壹磁力線路徑閉合。a二b壹磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈a二的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯二、磁軛三、繞組鐵芯三到達繞組線圈b壹的sb極，磁力線再從繞組線圈b壹的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛四、磁極四、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極二、磁軛二、繞組鐵芯二，磁力線回到繞組線圈a二的sa極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)三時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面右下側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面左上側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機在換相狀態(tài)四時，霍爾元件a檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性維持為n極，控制器芯片a正向?qū)?，電流從控制器芯片a引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a一、繞組線圈a二，電流從控制器芯片a引腳ⅴ流入?？刂破餍酒琣正向?qū)〞r，繞組線圈a一左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a一右側(cè)磁極極性是na極。并且，繞組線圈a二左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a二右側(cè)磁極極性是na極。

與此同時，霍爾元件b檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性從n極轉(zhuǎn)變?yōu)閟極，控制器芯片b反向?qū)ǎ娏鲝目刂破餍酒琤引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b貳、繞組線圈b壹，電流從控制器芯片b引腳ⅰ流入?？刂破餍酒琤反向?qū)〞r，繞組線圈b貳上端磁極極性是nb極，繞組線圈b貳下端磁極極性是sb極。并且，繞組線圈b壹上端磁極極性是nb極，繞組線圈b壹下端磁極極性是sb極。

繞組線圈b貳磁動勢與繞組線圈a二磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b貳a二磁力線路徑閉合。b貳a二磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈b貳的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯一、磁軛二、繞組鐵芯二到達繞組線圈a二的sa極，磁力線再從繞組線圈a二的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛三、磁極三、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極一、磁軛一、繞組鐵芯一，磁力線回到繞組線圈b貳的sb極，形成閉合回路。

繞組線圈a一磁動勢與繞組線圈b壹磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a一b壹磁力線路徑閉合。a一b壹磁力線路徑是,磁力線從繞組線圈a一的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯四、磁軛四、繞組鐵芯三到達繞組線圈b壹的sb極，磁力線再從繞組線圈b壹的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛三、磁極三、電機氣隙、永磁體的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體的n極、電機氣隙、磁極一、磁軛一、繞組鐵芯四，磁力線回到繞組線圈a一的sa極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)四時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面右上側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔內(nèi)表面左下側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機從換相狀態(tài)一至換相狀態(tài)四的過程中，定子兩相繞組在電機氣隙中的合成磁場形成旋轉(zhuǎn)磁場，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子永磁體磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使單繞組兩相無刷直流電動機起動并運行。

單繞組兩相無刷直流電動機兩相繞組的電流相位相差九十度電角度，不存在轉(zhuǎn)矩為零的“死點”，不需要采用不對稱氣隙結(jié)構(gòu)，定子鐵芯中間是環(huán)形的極靴，電機氣隙中無開口齒槽則無齒槽轉(zhuǎn)矩。與普通微型單相無刷直流風(fēng)機相比，所述電動機氣隙中磁場畸變小，定子磁動勢諧波損耗小，輸出轉(zhuǎn)矩大，電機效率高。所述電動機控制器采用兩個普通微型單相無刷直流風(fēng)機的控制器芯片，控制器芯片驅(qū)動類型屬于單繞組工作方式，具有成本低的優(yōu)點。轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為二極則轉(zhuǎn)子磁極極弧角度大，霍爾元件追蹤轉(zhuǎn)子永磁體磁極狀態(tài)的精度高、不容易產(chǎn)生失控現(xiàn)象。與普通三相無刷直流電動機相比，所述電動機的定子繞組纏繞加工后再裝配的可拆卸結(jié)構(gòu)特征更加符合微型電動機的設(shè)計要求。

附圖說明

說明書附圖是單繞組兩相無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)圖和示意圖。其中圖1是控制器的接線圖。圖2是單繞組兩相無刷直流電動機的軸測圖。圖3是單繞組兩相無刷直流電動機的軸測剖視圖。圖4是定子鐵芯的軸測圖。圖5是繞組鐵芯的軸測圖。圖6是定子繞組的軸測圖。圖7是轉(zhuǎn)子部件的軸測圖。圖8是控制器的軸測圖。圖9是所述電動機換相狀態(tài)一的定子磁場方向示意圖。圖10是所述電動機換相狀態(tài)二的定子磁場方向示意圖。圖11是所述電動機換相狀態(tài)三的定子磁場方向示意圖。圖12是所述電動機換相狀態(tài)四的定子磁場方向示意圖。

說明書附圖中大寫字母n和s代表轉(zhuǎn)子磁極極性，小寫字母n和s代表定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場磁極極性。小寫字母na和sa代表定子部件a相繞組磁極極性。小寫字母nb和sb代表定子部件b相繞組磁極極性。*號代表定子繞組線圈標(biāo)注的同名端，該標(biāo)注的同名端為繞組線圈首端，另一端是繞組線圈尾端。

羅馬數(shù)字ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ分別代表控制器芯片需要對外接線的引腳，并不代表控制器芯片實際的引腳序號。羅馬數(shù)字ⅲ代表控制器芯片的電源正極引腳，羅馬數(shù)字ⅱ代表控制器芯片的電源負極引腳，羅馬數(shù)字ⅳ代表控制器芯片的漏極開路輸出的轉(zhuǎn)速信號或報警信號的引腳?；魻栐綔y到轉(zhuǎn)子n極磁極時，在半個換相周期內(nèi)控制器芯片正向?qū)?。此時，羅馬數(shù)字ⅰ代表電流向外流出的控制器芯片的引腳，羅馬數(shù)字ⅴ代表電流向內(nèi)流入的控制器芯片的引腳?；魻栐綔y到轉(zhuǎn)子s極磁極時，在半個換相周期內(nèi)控制器芯片反向?qū)?。此時，羅馬數(shù)字ⅴ代表電流向外流出的控制器芯片的引腳，羅馬數(shù)字ⅰ代表電流向內(nèi)流入的控制器芯片的引腳。圖中接地點連接直流電源負極，電源母線連接直流電源正極。圖中電壓等級僅供參考。

圖中標(biāo)注有導(dǎo)線1、控制器芯片b2、繞組線圈b貳3、霍爾元件a4、控制器芯片a5、電源母線6、接地點7、繞組線圈a二8、霍爾元件b9、繞組線圈b壹10、轉(zhuǎn)子部件11、繞組線圈a一12、定子鐵芯13、繞組線圈14、繞組骨架15、繞組鐵芯16、控制器芯片17、控制器18、繞組空腔19、鎖定凹槽20、磁極一21、磁軛一22、定子氣隙內(nèi)腔23、磁極二24、磁軛二25、隔磁凹槽26、磁極三27、磁軛三28、隔磁磁橋29、磁極四30、磁軛四31、骨架通孔32、轉(zhuǎn)軸33、轉(zhuǎn)子鐵芯34、隔磁襯套35、永磁體36、a一b貳磁力線路徑37、磁場方向38、b壹a二磁力線路徑39、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向40、a二b貳磁力線路徑41、b壹a一磁力線路徑42、b貳a一磁力線路徑43、a二b壹磁力線路徑44、b貳a二磁力線路徑45、a一b壹磁力線路徑46、鎖定榫頭47、極靴48、繞組鐵芯一49、繞組鐵芯二50、繞組鐵芯三51、繞組鐵芯四52。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步敘述。

參照圖1，單繞組兩相無刷直流電動機包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件11、控制器18。所述電動機轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為二極、定子繞組數(shù)為四個、定子繞組為單繞組工作方式。定子部件中有兩相繞組，每相繞組包括兩個繞組線圈14，同相序兩個繞組線圈14在空間上相差一百八十度，相鄰兩個繞組線圈14屬于不同相序，相鄰兩個繞組線圈14在空間上相差九十度。相鄰兩個繞組線圈14磁動勢串聯(lián)產(chǎn)生串聯(lián)磁場，在電動機換相過程中，依次改變產(chǎn)生串聯(lián)磁場的相鄰兩個繞組線圈14的不同組合，形成定子旋轉(zhuǎn)磁場。控制器18采用兩個普通微型單相無刷直流風(fēng)機的控制器芯片17，控制器芯片17驅(qū)動類型屬于單繞組工作方式。每個控制器芯片17內(nèi)包含有一個霍爾傳感器?；蛘撸總€控制器芯片17與一個霍爾傳感器分立元件配合使用。每個霍爾傳感器放置在不同相序的繞組線圈14徑向內(nèi)側(cè)。兩個霍爾傳感器放置位置在空間上相差九十度。控制器18使兩相繞組的電流相位相差九十度電角度。

控制器18的接線圖中，繞組線圈a一12、繞組線圈a二8組成a相繞組，a相繞組由控制器芯片a5控制。繞組線圈b壹10、繞組線圈b貳3組成b相繞組，b相繞組由控制器芯片b2控制。控制器芯片a5的引腳ⅲ連接電源母線6，控制器芯片a5的引腳ⅱ連接接地點7，控制器芯片a5的引腳ⅳ是漏極開路輸出的轉(zhuǎn)速信號或報警信號的引腳?？刂破餍酒琣5的引腳ⅰ連接繞組線圈a一12的尾端，繞組線圈a一12的首端連接繞組線圈a二8的尾端，繞組線圈a二8的首端連接控制器芯片a5的引腳ⅴ?？刂破餍酒琤2的引腳ⅲ連接電源母線6，控制器芯片b2的引腳ⅱ連接接地點7，控制器芯片b2的引腳ⅳ是漏極開路輸出的轉(zhuǎn)速信號或報警信號的引腳?？刂破餍酒琤2的引腳ⅰ連接繞組線圈b壹10的尾端，繞組線圈b壹10的首端連接繞組線圈b貳3的尾端，繞組線圈b貳3的首端連接控制器芯片b2的引腳ⅴ。

參照圖2至圖8，定子部件包括定子鐵芯13、四個繞組鐵芯16和四個定子繞組，每個定子繞組包括繞組骨架15、繞組線圈14，繞組骨架15中間是骨架通孔32，繞組線圈14安裝在繞組骨架15上。定子鐵芯13中間是環(huán)形的極靴48，極靴48的中間是圓形的定子氣隙內(nèi)腔23，極靴48徑向外側(cè)邊緣均布有四個定子磁極，依次是磁極一21、磁極二24、磁極三27、磁極四30，每個定子磁極徑向外側(cè)端部各有一個定子磁軛，分別是磁軛一22、磁軛二25、磁軛三28、磁軛四31，相鄰兩個定子磁軛之間是繞組空腔19，每個繞組空腔19沿著圓周方向兩側(cè)各有一個鎖定凹槽20，鎖定凹槽20的輪廓呈燕尾形，極靴48徑向外側(cè)邊緣均布有四個隔磁凹槽26，每個隔磁凹槽26位于相鄰兩個定子磁極之間，每個隔磁凹槽26與定子氣隙內(nèi)腔23之間形成一個截面非常小的隔磁磁橋29。繞組鐵芯16呈矩形，繞組鐵芯16的兩端各有一個鎖定榫頭47，鎖定榫頭47的輪廓呈燕尾形，鎖定榫頭47的輪廓與定子鐵芯13的鎖定凹槽20的輪廓相嚙合。

轉(zhuǎn)子部件11包括轉(zhuǎn)軸33、轉(zhuǎn)子鐵芯34、隔磁襯套35、永磁體36，轉(zhuǎn)軸33呈圓柱形，隔磁襯套35呈圓筒形，隔磁襯套35的材質(zhì)是非導(dǎo)磁材料，隔磁襯套35安裝在轉(zhuǎn)軸33徑向外表面的中間位置。轉(zhuǎn)子鐵芯34呈圓筒形，轉(zhuǎn)子鐵芯34徑向外表面安裝有二個瓦片形的永磁體36，相鄰永磁體36徑向外表面互為異性磁極。轉(zhuǎn)子鐵芯34安裝在隔磁襯套35的徑向外表面。

單繞組兩相無刷直流電動機在裝配時，把四個定子繞組的骨架通孔32分別安裝在四個繞組鐵芯16上，把繞組鐵芯16兩端的鎖定榫頭47安裝在定子鐵芯13的鎖定凹槽20中，把控制器18安裝在定子部件上，并把繞組線圈14與控制器18用導(dǎo)線1連接，再把轉(zhuǎn)子部件11安裝在定子鐵芯13的定子氣隙內(nèi)腔23中。

四個繞組鐵芯16分別命名為繞組鐵芯一49、繞組鐵芯二50、繞組鐵芯三51、繞組鐵芯四52。繞組鐵芯一49位于磁軛一22與磁軛二25之間的繞組空腔19中，繞組鐵芯二50位于磁軛二25與磁軛三28之間的繞組空腔19中，繞組鐵芯三51位于磁軛三28與磁軛四31之間的繞組空腔19中，繞組鐵芯四52位于磁軛四31與磁軛一22之間的繞組空腔19中。

四個定子繞組的繞組線圈14分別命名為繞組線圈b貳3、繞組線圈a二8、繞組線圈b壹10、繞組線圈a一12。繞組線圈b貳3位于磁軛一22與磁軛二25之間的繞組空腔19中，繞組線圈a二8位于磁軛二25與磁軛三28之間的繞組空腔19中，繞組線圈b壹10位于磁軛三28與磁軛四31之間的繞組空腔19中，繞組線圈a一12位于磁軛四31與磁軛一22之間的繞組空腔19中。

參照圖9至圖12，單繞組兩相無刷直流電動機有四個換相狀態(tài)，其控制過程是：

所述電動機在換相狀態(tài)一時，霍爾元件a4檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性為s極，控制器芯片a5反向?qū)ǎ娏鲝目刂破餍酒琣5引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a二8、繞組線圈a一12，電流從控制器芯片a5引腳ⅰ流入?？刂破餍酒琣5反向?qū)〞r，繞組線圈a二8左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a二8右側(cè)磁極極性是sa極。并且，繞組線圈a一12左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a一12右側(cè)磁極極性是sa極。

與此同時，霍爾元件b9檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性為s極，控制器芯片b2反向?qū)?，電流從控制器芯片b2引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b貳3、繞組線圈b壹10，電流從控制器芯片b2引腳ⅰ流入。控制器芯片b2反向?qū)〞r，繞組線圈b貳3上端磁極極性是nb極，繞組線圈b貳3下端磁極極性是sb極。并且，繞組線圈b壹10上端磁極極性是nb極，繞組線圈b壹10下端磁極極性是sb極。

繞組線圈a一12磁動勢與繞組線圈b貳3磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a一b貳磁力線路徑37閉合。a一b貳磁力線路徑37是,磁力線從繞組線圈a一12的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯四52、磁軛一22、繞組鐵芯一49到達繞組線圈b貳3的sb極，磁力線再從繞組線圈b貳3的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛二25、磁極二24、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極四30、磁軛四31、繞組鐵芯四52，磁力線回到繞組線圈a一12的sa極，形成閉合回路。

繞組線圈b壹10磁動勢與繞組線圈a二8磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b壹a二磁力線路徑39閉合。b壹a二磁力線路徑39是,磁力線從繞組線圈b壹10的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯三51、磁軛三28、繞組鐵芯二50到達繞組線圈a二8的sa極，磁力線再從繞組線圈a二8的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛二25、磁極二24、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極四30、磁軛四31、繞組鐵芯三51，磁力線回到繞組線圈b壹10的sb極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)一時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面左上側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面右下側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機在換相狀態(tài)二時，霍爾元件a4檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性維持為s極，控制器芯片a5反向?qū)?，電流從控制器芯片a5引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a二8、繞組線圈a一12，電流從控制器芯片a5引腳ⅰ流入。控制器芯片a5反向?qū)〞r，繞組線圈a二8左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a二8右側(cè)磁極極性是sa極。并且，繞組線圈a一12左側(cè)磁極極性是na極，繞組線圈a一12右側(cè)磁極極性是sa極。

與此同時，霍爾元件b9檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性轉(zhuǎn)從s極變?yōu)閚極，控制器芯片b2正向?qū)ǎ娏鲝目刂破餍酒琤2引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b壹10、繞組線圈b貳3，電流從控制器芯片b2引腳ⅴ流入。控制器芯片b2正向?qū)〞r，繞組線圈b壹10上端磁極極性是sb極，繞組線圈b壹10下端磁極極性是nb極。并且，繞組線圈b貳3上端磁極極性是sb極，繞組線圈b貳3下端磁極極性是nb極。

繞組線圈a二8磁動勢與繞組線圈b貳3磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a二b貳磁力線路徑41閉合。a二b貳磁力線路徑41是,磁力線從繞組線圈a二8的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯二50、磁軛二25、繞組鐵芯一49到達繞組線圈b貳3的sb極，磁力線再從繞組線圈b貳3的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛一22、磁極一21、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極三27、磁軛三28、繞組鐵芯二50，磁力線回到繞組線圈a二8的sa極，形成閉合回路。

繞組線圈b壹10磁動勢與繞組線圈a一12磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b壹a一磁力線路徑42閉合。b壹a一磁力線路徑42是,磁力線從繞組線圈b壹10的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯三51、磁軛四31、繞組鐵芯四52到達繞組線圈a一12的sa極，磁力線再從繞組線圈a一12的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛一22、磁極一21、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極三27、磁軛三28、繞組鐵芯三51，磁力線回到繞組線圈b壹10的sb極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)二時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面左下側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面右上側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機在換相狀態(tài)三時，霍爾元件a4檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性從s極轉(zhuǎn)變?yōu)閚極，控制器芯片a5正向?qū)ǎ娏鲝目刂破餍酒琣5引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a一12、繞組線圈a二8，電流從控制器芯片a5引腳ⅴ流入。控制器芯片a5正向?qū)〞r，繞組線圈a一12左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a一12右側(cè)磁極極性是na極。并且，繞組線圈a二8左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a二8右側(cè)磁極極性是na極。

與此同時，霍爾元件b9檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性維持為n極，控制器芯片b2正向?qū)?，電流從控制器芯片b2引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b壹10、繞組線圈b貳3，電流從控制器芯片b2引腳ⅴ流入?？刂破餍酒琤2正向?qū)〞r，繞組線圈b壹10上端磁極極性是sb極，繞組線圈b壹10下端磁極極性是nb極。并且，繞組線圈b貳3上端磁極極性是sb極，繞組線圈b貳3下端磁極極性是nb極。

繞組線圈b貳3磁動勢與繞組線圈a一12磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b貳a一磁力線路徑43閉合。b貳a一磁力線路徑43是,磁力線從繞組線圈b貳3的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯一49、磁軛一22、繞組鐵芯四52到達繞組線圈a一12的sa極，磁力線再從繞組線圈a一12的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛四31、磁極四30、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極二24、磁軛二25、繞組鐵芯一49，磁力線回到繞組線圈b貳3的sb極，形成閉合回路。

繞組線圈a二8磁動勢與繞組線圈b壹10磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a二b壹磁力線路徑44閉合。a二b壹磁力線路徑44是,磁力線從繞組線圈a二8的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯二50、磁軛三28、繞組鐵芯三51到達繞組線圈b壹10的sb極，磁力線再從繞組線圈b壹10的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛四31、磁極四30、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極二24、磁軛二25、繞組鐵芯二50，磁力線回到繞組線圈a二8的sa極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)三時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面右下側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面左上側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機在換相狀態(tài)四時，霍爾元件a4檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性維持為n極，控制器芯片a5正向?qū)?，電流從控制器芯片a5引腳ⅰ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈a一12、繞組線圈a二8，電流從控制器芯片a5引腳ⅴ流入。控制器芯片a5正向?qū)〞r，繞組線圈a一12左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a一12右側(cè)磁極極性是na極。并且，繞組線圈a二8左側(cè)磁極極性是sa極，繞組線圈a二8右側(cè)磁極極性是na極。

與此同時，霍爾元件b9檢測到轉(zhuǎn)子磁極極性從n極轉(zhuǎn)變?yōu)閟極，控制器芯片b2反向?qū)ǎ娏鲝目刂破餍酒琤2引腳ⅴ流出，電流依次經(jīng)過繞組線圈b貳3、繞組線圈b壹10，電流從控制器芯片b2引腳ⅰ流入。控制器芯片b2反向?qū)〞r，繞組線圈b貳3上端磁極極性是nb極，繞組線圈b貳3下端磁極極性是sb極。并且，繞組線圈b壹10上端磁極極性是nb極，繞組線圈b壹10下端磁極極性是sb極。

繞組線圈b貳3磁動勢與繞組線圈a二8磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著b貳a二磁力線路徑45閉合。b貳a二磁力線路徑45是,磁力線從繞組線圈b貳3的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯一49、磁軛二25、繞組鐵芯二50到達繞組線圈a二8的sa極，磁力線再從繞組線圈a二8的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛三28、磁極三27、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極一21、磁軛一22、繞組鐵芯一49，磁力線回到繞組線圈b貳3的sb極，形成閉合回路。

繞組線圈a一12磁動勢與繞組線圈b壹10磁動勢串聯(lián)，產(chǎn)生的串聯(lián)磁場磁通沿著a一b壹磁力線路徑46閉合。a一b壹磁力線路徑46是,磁力線從繞組線圈a一12的na極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過繞組鐵芯四52、磁軛四31、繞組鐵芯三51到達繞組線圈b壹10的sb極，磁力線再從繞組線圈b壹10的nb極出發(fā)，磁力線依次經(jīng)過磁軛三28、磁極三27、電機氣隙、永磁體36的s極、轉(zhuǎn)子鐵芯34、永磁體36的n極、電機氣隙、磁極一21、磁軛一22、繞組鐵芯四52，磁力線回到繞組線圈a一12的sa極，形成閉合回路。

所述電動機在換相狀態(tài)四時，定子部件兩相繞組在電機氣隙中合成磁場方向是，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面右上側(cè)是合成磁場的n極，定子氣隙內(nèi)腔23內(nèi)表面左下側(cè)是合成磁場的s極。

所述電動機從換相狀態(tài)一至換相狀態(tài)四的過程中，定子兩相繞組在電機氣隙中的合成磁場形成旋轉(zhuǎn)磁場，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子永磁體磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使單繞組兩相無刷直流電動機起動并運行。