單極線圈電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用單極線圈的單極線圈電機，更具體地涉及一種使用單極線圈將驅動電路與電機一體化的驅動電路一體型無刷單極線圈電機。
【背景技術】
[0002]眾所周知，三相無刷電機為星形連接(Y-connect1n)時，纏在電機上的線圈中2/3用于電機驅動，而三相單極線圈時，纏在電機上的線圈中僅1/3用于電機驅動。
[0003]圖1顯示了現有的二極三相單極線圈電機，其作為用于檢測磁極位置的傳感器使用光電晶體管(Phototransistor)。
[0004]參見圖1，三個光電晶體管PT1、PT2、PT3的位置相隔120度，通過連接在電機軸的旋轉快門SH依次曝光。
[0005]如圖所示，當轉子RT的S極位置與定子ST的凸極Ρ2 —致時，光電晶體管PTl感應到光線接通(turn on)晶體管Trl讓電流流過線圈W1，致使凸極Pl變成S極沿箭頭方向吸引轉子RT的N極。當轉子RT的N極到達與凸極Pl —致的位置時，與轉子RT的軸結合的快門SH就會遮住光電晶體管PT1，而光電晶體管PT2曝光接通晶體管Tr2讓電流流過線圈W2，凸極P2變成S極使轉子RT的N極沿箭頭方向旋轉到達與凸極P2 —致的位置。這一瞬間快門SH將遮住光電晶體管PT2，而光電晶體管PT3曝光電流流過線圈W3，凸極P3吸引轉子的N極，使轉子RT繼續旋轉。
[0006]現有的單極線圈電機由針對各相用于檢測磁極位置的傳感器和用于將單極線圈連接到電源的開關及單極線圈組成，驅動電路簡單易于內置在電機中，然而，如上所述，每瞬間線圈中僅有1/3用于電機驅動，因此輸出及性能不如使用線圈中2/3的三相無刷電機。
[0007]因此，三相單極線圈電機的性能和輸出與三相無刷電機相比很差。然而，三相無刷電機的驅動電路復雜，除了輸出小的電機之外，很難制造內置有驅動電路的驅動電路一體型無刷電機，因此如果不是無傳感電機(Sensorless Motor),則需要將傳感器連接在電機與驅動電路之間才能驅動電機，存在布線復雜的問題。
[0008]該【背景技術】部分的內容是為了助于理解本發明的背景，可能包括本領域技術人員不知道的技術。

【發明內容】

[0009]本發明的目的是提供一種使用單極線圈，還超越三相無刷電機的性能和輸出的單極線圈電機。
[0010]本發明的另目的是提供一種為內置無刷電機的驅動電路而使用單極線圈的驅動電路一體型無刷電機。
[0011]本發明又一目的是提供一種由多相單極線圈和驅動電路組成的單極線圈電機，其中多相單極線圈是將如直流電動機的轉子線圈無頭無尾的環形連接而成的線圈以一定的間距分開排列形成多個端子并連接相對稱的兩個端子作為一個相，驅動電路用于驅動各相的單極線圈。
[0012]為達到上述目的，本發明實施例的單極線圈電機，包括:至少兩個磁極，用于形成轉子；單極線圈，多個線圈環形連接以形成定子；及形成于所述多個線圈環形連接的各連接點上的端子，針對所述磁極，相對稱的每兩個端子連接到電源，其中所述相對稱的兩個端子和介于該兩個端子之間的線圈形成針對所述電機的各相(Phase)的單極線圈。
[0013]為形成所述單極線圈而環形連接的線圈的數量可為所述磁極的數量乘于相數的乘積的倍數。
[0014]所述單極線圈是安裝在所述定子槽(slot)里的線圈，或者對于無槽(slotless)電機是均勻地纏在定子上的線圈。
[0015]本發明實施例的單極線圈電機還可包括驅動電路，所述驅動電路包括:傳感器，用于檢測所述電機的每個相的磁極位置；至少兩個開關，將所述單極線圈連接到用于驅動所述電機的電源的陰極和陽極；及至少一個觸發開關，接收所述傳感器的信號，并將觸發(trigger)信號傳送到所述至少兩個開關。
[0016]所述驅動電路的觸發開關包括P-MOSFET或者PNP晶體管，以便在電源未供應到檢測所述磁極位置的所述傳感器時，斷開所述單極線圈的連接；連接所述電源的陰極與所述單極線圈的所述開關可包括N-MOSFET或者NPN晶體管；連接所述電源的陽極與所述單極線圈的所述開關可包括P-MOSFET或者PNP晶體管。
[0017]所述觸發開關的所述P-MOSFET的觸發(trigger)端子或者所述PNP晶體管的基極(Base)端子與電源的陽極之間以及檢測所述磁極位置的所述傳感器的輸出之間分別連接電阻，根據檢測所述磁極位置的所述傳感器的輸出信號可開啟或關閉觸發開關。
[0018]所述觸發開關的所述P-MOSFET的源極(source)端子上連接與所述電源的陽極連接的電阻，并且所述P-MOSFET的漏極(Drain)端子上連接與電源的陰極連接的電阻；或者所述觸發開關的所述PNP晶體管的發射極(Emitter)端子上連接與電源的陽極連接的電阻，并且所述PNP晶體管的集電極端子上連接與電源的陰極連接的電阻，當所述觸發開關開啟，電流就會通過所述兩個電阻從所述電源的陽極流向所述電源的陰極，并向連接所述電源的陰極與所述單極線圈的所述開關提供第一觸發信號，向連接所述電源的陽極與所述單極線圈的所述開關提供與所述第一觸發信號位相相反的第二觸發信號，從而可連接所述單極線圈與所述電源。
[0019]作為所述觸發開關使用P-M0SFET，可將觸發信號提供到連接所述單極線圈與所述電源的陰極、陽極的開關，所述觸發信號是通過連接在所述觸發開關的P-MOSFET的源極端子與電源的陽極之間的電阻和連接在所述觸發開關P-MOSFET的漏極端子與電源的陰極之間的電阻的電壓分配，電壓被分配的觸發信號。
[0020]作為觸發器開關使用PNP晶體管，通過分別連接于所述PNP晶體管的基極端子與電源的陽極之間以及所述PNP晶體管的基極端子與檢測所述磁極位置的所述傳感器的輸出之間的電阻、連接于所述PNP晶體管的發射極端子與電源的陽極之間的電阻、及連接于所述PNP晶體管的集電極端子與電源的陰極之間的電阻的相關關系來降低連接所述MOSFT開關的觸發器與源極之間的電壓，或者降低所述晶體管的基極和發射極之間的電壓，從而在規定電壓以上的電壓下也能進行驅動。
[0021]本發明實施例的所述單極線圈電機可包括圓盤形霍爾磁鐵，該圓盤形霍爾磁鐵檢測所述磁極的位置使所述單極線圈在一定時間內與所述電源連接，所述電機為二極三相電機時，由120°間距的N極和兩個120°間距的S極組成的圓盤形霍爾磁鐵其N極配置在兩個S極之間，所述電機為四極三相電機時，由兩個60°間距的N極和四個60°間距的S極組成的圓盤形霍爾磁鐵其兩個N極相向地對稱配置，而兩個S極分別配置在兩個N極之間。
[0022]所述N極與S極的位置可替換。
[0023]所述電機為所述二極三相電機時，使一個N極的間距小于120°，所述電機為所述四極三相電機時，使兩個N極的間距小于60°，可將電容器并列連接在用于連接所述單極線圈與電源的陰極和陽極的開關上。
[0024]所述電機的每個相具有相應于所述單極線圈的+電流方向的磁極位置檢測傳感器和相應于所述單極線圈的-電流方向的磁極位置檢測傳感器，這些磁極位置檢測傳感器連接于觸發開關，并且相應于所述單極線圈的+電流方向的磁極位置檢測傳感器連接于所述電源，使所述轉子磁鐵正方向旋轉，或者相應于所述單極線圈的-電流方向的所述磁極位置檢測傳感器連接于所述電源，使所述轉子磁鐵反方向旋轉。
[0025]如上所述，根據本發明的實施例使用環形連接而成的單極線圈來驅動電機。即，不是只使用部分線圈而是使用所有線圈來驅動電機，因此電機的輸出和性能可以超越三相無刷電機。
[0026]根據本發明的實施例包括驅動電路，該驅動電路包括傳感器，用于檢測電機的每個相的磁極位置；至少兩個開關，將所述單極線圈連接到用于驅動所述電機的電源的陰極和陽極；及至少一個觸發開關，接收所述傳感器的信號，并將觸發信號傳送到所述至少兩個開關，因此能夠將內置有驅動電路的無刷電機適用于小型電機。
[0027]根據本發明的實施例，在與用于檢測電機各相的磁極位置的傳感器對稱的位置上布置相同的傳感器，通過激活相應的傳感器能夠使電機正反轉。
【附圖說明】
[0028]圖1為根據現有技術的二極三相單極線圈電機的示意圖。
[0029]圖2為針對一個相顯示出本發明實施例的二極三相單極線圈電機的驅動原理的概念圖。
[0030]圖3A及圖3B分別為本發明實施例的環形連接而成的二極三相單極線圈及環形連接而成的四極三相單極線圈的示意圖。
[0031 ] 圖4A及圖4B分別為本發明實施例的低電壓單相驅動電路圖及高電壓單相驅動電路圖。