新型空心杯无位置传感器直流风扇马达的制作方法

本发明公开新型的空心杯直流无刷风扇马达，是应用于计算机、LED、汽车类电子产品、科学电子仪器，民用航空设备、便携式设备、3D打印等设备局部散热的风扇马达。

背景技术：

现有的直流风扇马达，马达构造采用的是常规的铁芯马达构造，驱动电路主要由单个霍尔IC和线圈绕组组成，磁场采用的是径向磁场，虽然目前运用广泛，但是也存在很多缺点：

1、铁芯的构造使风扇马达定子体积大、重量增加30％以上、

2、机械能量损失多，铁芯材料的使风扇马达有了磁阻尼及铁损，增加了电机驱动功率、铁损发热源，使马达能量受到损失，使马达变得不节能。功耗大。

3、单个霍尔IC和线圈绕组组成风扇马达驱动电路，输出的波形是矩形波，在霍尔在马达换向的时候容易产生电磁噪音。

4、启动响应时间慢，回转速度难控制、运行特性不是很稳定，导致寿命减少。

5、径向磁场结构设计，能量转换效率很低和转矩体积比增小，

随着电力电子技术的发展，及便携式仪器、电子产品的出现，市场对风扇马达也提出了新的要求。现有的直流风扇马达的缺点也日渐突出。而本发明公开新型的空心杯直流无刷风扇马达正好克服了现有风扇马达的缺陷，满足了市场的需求，给各种电子产品的散热提供了优秀的散热解决方案。

技术实现要素：

为了克服现有技术不足之处，本发明公开新型的空心杯直流无刷风扇马达。解决了克服了现有风扇马达电磁噪音大、寿命短、功耗大、能量转换效率低，难控制、启动响应慢等问题。使风扇马达更节能、易控制、体积小、薄，马达效率提高50％。并且使风扇电机的构造变得跟简单。

本发明公开新型的空心杯直流无刷风扇马达由以下部品构成：

1机壳；2含油轴承；3叶轮；4轴；5磁钢轭板；6磁钢；7叶轮垫圈 8、线圈轭板 9接着板；10空心杯线圈绕组；11驱动电路PCBA；12轴受板；13垫片；14螺丝；15 C型卡环；16导线

为了克服现有技术的缺陷，本发明公开新型的空心杯直流无刷风扇马达采用了以下新的技术：

1.风扇马达结构采用了具有突出节能特性、灵敏控制特性和稳定运行特性的空心杯构造，取消了铁芯，作为高效率的能量转换装置，代表了电动机的发展方向。主要特点是：节能特性优良，能量转换效率很高可达到90％.铁芯的一般在70％；易控制：起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，铁芯风扇马达一般在100毫秒以上；另外，空心杯风扇马达的能量密度大幅度提高，同比重量、体积减轻1/3。

2.本发明的风扇马达驱动电路PCBA，由霍尔元件、马达驱动IC、若干电阻、二极管、电容组成，由于风扇马达的合理设计，多个风扇马达驱动电路PCBA都可以应用与本发明。具体如下：

①UTC的M2073G-S08-R为核心组成的空心杯风扇马达驱动电路，如附图4，其作用是驱动空心杯线圈产生磁场与风扇马达的转子相互作用，推动风扇转子持续旋转，由以下电子元件构成：

霍尔元件IC1、双声道低电压功率放大器IC2、电容C1、C2、二极管D1、电阻：R1、R2、线圈绕组Coil 1、Coil 2，各电子元件功能如下。

风扇马达驱动器IC2：M2073G-S08是双声道低电压功率放大器，要的作用是驱动直流无刷风扇马达的线圈绕组与风扇转子磁场相互作用，驱动风扇转子持续旋转。UTC M2073G-S08L其特征：噪音性能优良、电路输出驱动能力大、成本低。

霍尔元件IC1：HW101A其作用是检测风扇马达转子，侦测转子的位置，以其输出信号来引导风扇马达定子电流方向相互切换。来改变磁场的方向，霍尔元件HW101A共有4个管脚，有两个输入端控制电流输入，若外界给与垂直的磁场，则另外两个管脚输出霍尔电动势，是风扇马达的换向器。霍尔元件HW101A与HW108A NHE520 NHE528功能一样。

电容C1、C2：103、电容C1是滤波电容，去除输入电源的干扰信号，电容C1是耦合电容，高频信号通路，阻止低频电流进入弱电系统，让电路更稳定。

电阻：R1＝1.5k R2＝360K R1为上拉电阻，R1、R2组成负反馈放到路，让微弱的电流信号放大后更稳定。

二极管D1：1N4148WS，保护IC2在正负极的时候也不会击穿。

空心杯线圈绕组Coil 1、Coil 2，外形尺寸、匝数一样，电路通电后，产生磁场与风扇转子相互作用，推动风扇转子持续旋转。

②UTC 3414G-P08为核心组成的空心杯风扇马达驱动电路，其作用是驱动空心杯线圈产生磁场与风扇马达的转子相互作用，推动风扇转子持续旋转，由以下电子元件构成：

霍尔元件IC1、风扇马达驱动器IC2、电容C1、二极管D1、电阻：R1、R2、R3、R4、R5、R6。线圈绕组Coil 1、Coil 2，各电子元件功能如下。

霍尔元件IC1：HW101A其作用是检测磁场的位置、改变电流的方向、使线圈绕组磁场发送变化。

风扇马达驱动器IC2：UTC 3414G-P08是双声道低电压功率放大器，要的作用是驱动直流无刷风扇马达的线圈绕组与风扇转子磁场相互作用，驱动风扇转子持续旋转。UTC 3414G-P08其特征：噪音性能优良、电路输出驱动能力大、成本低、体积小、适合做微型风扇马达。

电容C1、103滤波电容，去除输入电源的干扰信号，

二极管D1：1N4148WS，保护IC2在正负极的时候也不会击穿

电阻：R1、R2、R3、R4、R5、R6。R1：为上拉电阻，将信号钳位在高电平，同时起限流作用。可以调 节风扇马达的输出电流，R2：为下拉电阻，将不确定的信号通过一个电阻，钳位在低电平，改变R1\R2可以调节风扇马达电流的大小及风扇的启动能力，R3和R5、R4和R6与UTC 3414G-P08组成负反馈放大电路，提高了放大电路的稳定性，减小增益、抑制了反馈环内的噪声干扰、减少对输入输出电阻的影响、减小非线性失真。

空心杯线圈绕组Coil 1、Coil 2，外形尺寸、匝数一样，电路通电后，产生磁场与风扇转子相互作用，推动风扇转子持续旋转。

③APX9277XI-TRG为核心组成的空心杯风扇马达驱动电路，其作用是驱动空心杯线圈产生磁场与风扇马达的转子相互作用，推动风扇转子持续旋转，由以下电子元件构成：霍尔元件IC1、驱动ICIC2、电容C1、二极管D1、电阻：R1、R2。线圈绕组Coil 1、Coil 2，各电子元件功能如下。

霍尔元件IC1：HW101A其作用是检测磁场的位置、改变电流的方向、使线圈绕组磁场发送变化。

风扇马达驱动器IC2：APX9277XI-TRG是采用的是BTL电路组成的放大器，要的作用是驱动直流无刷风扇马达的线圈绕组与风扇转子磁场相互作用，驱动风扇转子持续旋转。APX9277XI-TRG其特征：采用单相全波的方式保证噪音性能优良、BTL电路满足大功率风扇马达的驱动要求、电压使用范围广、体积小等特点，适合做微型风扇马达。

电容C1、103滤波电容，去除输入电源的干扰信号，

二极管D1：1N4148WS，保护IC2在正负极的时候也不会击穿。

电阻：R1、R2R1：为上拉电阻，将信号钳位在高电平，同时起限流作用。可以调节风扇马达的输出电流，R2：为下拉电阻，将不确定的信号通过一个电阻，钳位在低电平，改变R1\R2可以调节风扇马达电流的大小及风扇的启动能力。

空心杯线圈绕组Coil 1、Coil 2，外形尺寸、匝数一样，电路通电后，产生磁场与风扇转子相互作用，推动风扇转子持续旋转。

3风扇马达转子由3叶轮；4轴；5磁钢轭板；6磁钢；7叶轮垫圈组成，其作用是为风扇马达旋转提供永久的磁场，叶轮风马达旋转时，产生风量、静压，起到散热作用。3叶轮旋转，给发热体进行散热，把热量带出去。4轴在风马达旋转中起到支撑叶轮的作用；是风马达旋转的中心；5磁钢轭板与6磁钢、10线圈绕组、8线圈轭板、9接着板、10驱动电路PCBA，在工作状态下形成一个闭合的磁路，提高了磁场的效率、防止磁泄露影响其他元件，6磁钢是风扇马达的扁平的永磁体。7叶轮垫圈防止灰尘进入含油轴承及内部的油挥发，间接的延长了风扇的寿命。

4、风扇马达空心杯构造的定子是由8、线圈轭板9接着板；10空心杯线圈绕组；11驱动电路PCBA、16导线组成空心杯电机子组件与1机壳；2含油轴承；12轴受板；13垫片14螺丝组成的机壳组件构成；其作用是侦测转子位置、改变电流的方向、使线圈绕组磁场发送变化与转子磁场相互作用驱动风扇转子持续旋转产生风量、静压，起到散热作用。机壳组件构其作用是固定、支撑风扇马达转子，固定空心杯电机子组件、引导约束局部空气流通，从而使风扇马达达到更好的散热效果。

与现有技术相比，本发明公开空心杯直流无刷风扇马达，有突出节能特性、灵敏控制特性和稳定运行特性、寿命长、生产工艺简单、功耗小、效率高、体积重量小、电磁噪音小等特点。为对空间、重量、能耗、寿命、有严格要求的微电脑、PAD、无人机等提供了优良散热解决方案。

附图说明：

图1是新型空心杯直流无刷风扇马达的爆炸示意图。

图2是新型空心杯直流无刷风扇马达的组装的后的断面示意图。

图3是新型空心杯直流无刷风扇马达的驱动电路原理图，是以UTC 3414G-P08马达驱动器为核心连接的电路原理图。

图4是新型空心杯直流无刷风扇马达的驱动电路原理图，是以UTC的M2073G-S08-R马达驱动器为核心连接的电路原理图。

图5是新型空心杯直流无刷风扇马达的驱动电路原理图，是以台湾茂达电子的APX9277XI-TRG马达驱动器为核心连接的电路原理图。

具体实施方式

[实施例1]下面通过实施例，并结合附图1、图2、图5对本发明空心杯直流无刷风扇马达进一步说明。

[实施例1]

1、风扇组立的前，先把风扇转子完成，风扇的转子由风扇马达转子由3叶轮；4轴；5磁钢轭板；6磁钢；7叶轮垫圈组成；3叶轮、4轴、5磁钢轭板在模具成型厂一体成型后生成叶轮组件，根据附图2，把6磁钢压入叶轮组件后，6磁钢的表面要紧贴5磁钢轭板表面51处，6磁钢的外径61和叶轮放磁钢处31的内径尺寸是过盈配合，保证6磁钢压入叶轮组件后不会脱落。最后把7叶轮垫圈紧配的压入到叶轮4轴的根部。这样本发明涉及的风扇马达转子就完成了。

2、根据图5的方式连接成的风扇马达的驱动电路原理图，设计PCBLAYOUT图，贴片后组成11驱动电路PCBA。霍尔元件IC1：HW101A必须放入11驱动电路PCBA的112霍尔元件空内，孔92和113、孔91和111对齐后，把9接着板贴在11驱动电路PCBA上面；孔91和81、孔92和82对齐后，把8、线圈轭板贴在9接着板贴上面；使11驱动电路PCBA与8、线圈轭板连接在一起，孔91和81、孔92和82对齐后，再在线圈轭板上方一枚9接着板，10空心杯线圈绕组粘结在9接着板上。最后16导线焊接在11驱动电路PCBA上面，这样这样本发明涉的用叠加的方式组成的空心杯电机子组件就完成了。这样节约了空间，使风扇马达更轻、更薄。

3、把2含油轴承压入1机壳的设计位置；再把空心杯电机子组件插入1机壳中心柱内，并用两个14螺丝固定，把风扇马达转子插入2含油轴承中心孔中，把15 C型卡环卡入叶轮4轴的41的槽内，15 C型卡环的外径尺寸大于含油轴承孔内径，防止转子脱落。最后把已放好13垫片的12轴受板后，卡入1机壳1-A处，这样本发明涉的空心杯直流无刷风扇马达就完成了。如图2所示。

本文中所描述的具体实施例，仅仅是对本发明举例说明。以UTC 3414G-P08和UTC M2073G-S08-R马达驱动器为核心连接的电路马达驱动电路，运用在本发明的空心杯直流无刷风扇马达上，也不偏离本发明的精神实质，与本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例，做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明或者超越所附权利要求书所定义的范围。