[发明专利]三线连接结构的定子、无刷直流马达及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及三线连接结构的定子、利用该三线连接结构的定子的无刷直流(BLDC)马达及其驱动方法，更详细地，涉及利用三线连接方法来卷绕线圈，由此能够将槽和极的比率最小化，以减少齿槽(cog ging)噪音，并通过将铁芯和铁芯之间的间隔设定为较小，来增大磁铁和铁芯之间的有效面积，从而能够减少漏磁通来增大效率的三线连接结构的定子、利用该定子的无刷直流马达及其驱动方法。

背景技术

若按照定子铁芯的存在与否分类无刷直流马达，则通常，分为具有杯(圆筒)结构的铁芯型(或径向间隙型)和无铁芯型(或轴向间隙型)。

铁芯型结构的无刷直流马达分类为内部磁铁型和外部磁铁型，上述内部磁铁型由圆筒形的定子和转子构成，上述定子为了在形成于内周部的多个突起(齿)具有电磁铁结构而卷绕线圈，上述转子由圆筒形永久磁铁形成，上述外部磁铁型由定子和转子构成，上述定子在形成于外周部的多个突起(齿)沿着上下方向卷绕线圈，上述转子在上述定子外部由经多极磁化的圆筒形永久磁铁形成。

铁芯型无刷直流马达具有磁路以轴为中心沿着径向对称的结构，因而轴向振动性噪声少，适合低速旋转，且对于磁路的方向的空隙所占的部分极少，从而即使使用性能低的磁铁或减少磁铁的量，也能够获得高的磁通量密度，因而具有转矩大、效率高的优点。

但是，这种铁芯，即磁轭结构存在如下缺点：当制作定子时，磁轭(yoke)的材料损耗大，当大量生产时，由于磁轭的复杂的结构，在磁轭卷绕线圈的过程中需要使用特殊的高价的专用卷线机，当制作定子时，由于模具投资费高，因而设备投资费用也高。

在铁芯型交流(AC)或无刷直流马达，尤其径向间隙式的铁芯马达中，若将定子铁芯完全构成为分割型，则可使用低廉的通用卷线机来以高效率在分割铁芯卷绕线圈，因而具有高的竞争力。但是，与其相反，一体型定子铁芯结构的情况下，使用昂贵的专用卷线机，并以低效率进行卷绕，因而马达的制造费用变高。

本申请人通过韩国登录特许第10-432954号中提出了径向间隙型(铁芯式)双转子结构的无刷直流马达，上述无刷直流马达能够呈现轴向间隙型双转子马达和径向间隙型铁芯马达的优点，而改善缺点。

在上述韩国登录特许第10-432954号中提出了如下的结构，在定子铁芯的内侧及外侧同时配置永久磁铁转子，从而借助内侧和外侧的永久磁铁及转子磁轭形成磁路的流动，由此能够完全分割定子铁芯，并利用低价的通用卷线机来卷绕个别的线圈，以提高定子铁芯的生产率，减少铁芯的材料损耗，并通过与双转子组合来大大提高马达的输输出。

并且，在韩国公开特许第10-2005-245号中提出了如下的一体型定子，由于常规的分割铁芯的线连接结构的耐久性弱，因而在准备卷绕线圈的多个分割型铁芯组装体之后，将卷绕线圈的多个分割型铁芯组装体排列在印刷电路板(PCB)并进行固定，来对线圈进行连接之后，再借助利用热固化性树脂的注塑成形成环圆形的形状。进而，在上述韩国公开特许第10-2005-245号中提出了卷绕定子线圈的分割铁芯按照U、V、W各相交替配置的定子结构。

另一方面，在常规的无刷直流马达中，当一体型铁芯时，使用定子线圈的卷绕顺序为按U、V、W各相交替配置的顺序的定子结构，依次开关驱动设置于逆变电路的开关晶体管，并按各相交替切换在定子线圈流动的电流，从而产生旋转磁场，使转子旋转驱动。

例如，在上述韩国公开特许第10-2005-245号及韩国公开特许第10-2010-73449号等中提出了设有按U、V、W各相交替配置卷绕线圈的多个分割铁芯的定子的双转子/单定子结构的马达。

以下，对设有分割铁芯定子的无刷直流马达中的按各相卷绕线圈的一个分割铁芯按各相交替配置的马达(以下，称为“一线连接结构马达”)设计方法进行说明。

首先，通常，当设计一线连接结构马达时，将定子的槽(slot)和转子的磁铁(磁极)之间设定为如以下数学式1。

数学式1

磁极(pole)数＝(槽数/3)×2的倍数

只是，当设计马达时，若槽数大，即例如为27的情况下，则设定为磁极数大于槽数。其结果，根据上述数学式1，将马达的槽数和极数例如设定为18槽12极、27槽36极、36槽48极等之类的比率。

以下，参照图1a至图3，对根据双转子/单定子结构的一线连接方法设计的无刷直流马达进行说明，上述双转子/单定子结构利用现有的卷绕线圈的分割铁芯按各相交替配置的分割铁芯式的定子。