基于三颗单相IC的三相驱动结构及其电机和微型风扇的制作方法

本技术涉及风扇，具体涉及一种基于三颗单相ic的三相驱动结构及其电机和微型风扇。

背景技术：

1、随着智能终端如笔记本电脑、平板电脑、手机等产品趋于轻薄化方向发展，用于终端产品散热的风扇也越做越薄，对微型风扇的声品质要求也越来越严格。如何进一步改善微型风扇的声品质，对风扇业界提出了很大的挑战。

2、对于微型风扇而言，由于空间有限，因此绕组的电感很小，典型的电感量在几十微亨，由于电感量过小，微型风扇的电机驱动方案跟普通风扇的电机驱动方案截然不同。由于电感量过小，在电子开关关断后，线圈的续流时间过短。在低占空比驱动的情况下，线圈内的电流经常出现不连续现象。电流的不连续会导致扭矩和轴向力的波动。对应的解决方案就是，尽可能提高ic的载波频率，当载波频率足够高，脉冲时间比续流时间短，电流就又开始连续。然而业界所能提供的电机驱动ic方案较为有限，目前商用的微型风扇的电机驱动方案主要有以下几种：

3、1.单相电机驱动方案。该方案由1颗自带霍尔传感器的单相电机驱动ic，驱动一个单相电机。该方案由于振动较大，声品质较差，在微型风扇领域的应用越来越少。

4、2.两相电机驱动方案。该方案由2颗自带霍尔传感器的单相电机驱动ic，驱动两个并联的单相电机，进而构成一颗两相电机。具体来说，该方案由2颗2槽6极的单相电机，并联构成1颗4槽6极的两相电机，该两相电机共用1颗6极充磁的转子。该方案振动较好，声品质较好，在微型风扇领域的应用较广泛。

5、3.三相电机驱动方案。该方案由1颗三相驱动ic驱动三相电机。其中，根据该三相驱动ic是否自带霍尔传感器又分成带霍尔传感器的有感驱动ic和不带霍尔传感器的无感驱动ic。其中，不带霍尔传感器的无感驱动ic，根据侦测转子位置方法的不同又分成基于反电势过零法的开窗ic和基于反电势（或其它技术手段)的不开窗ic。总之，三相电机驱动方案有3种驱动ic。

6、对于方案1来说，这种驱动方式为典型的方波电压驱动，这种驱动方式存在原理性的转矩波动；即使把方波电压驱动改成弦波电压驱动，这种驱动方式仍然存在原理型的转矩波动。抑制这种转矩波动十分困难，所以业界应用这种方案的人较少。

7、对于方案2来说，这种驱动方式通过把两个扭矩波形按照相位匹配进行叠加，有效减弱了扭矩波动。但是，从原理上说，2个扭矩波形叠加是无法得到恒定的扭矩波形的，具体可参考说明书附图1-4，驱动ic为不同类型时，两相电机的扭矩叠加效果。可见，这种驱动方案仍然不是最佳方案。

8、对于方案3来说，理论上这种方案的合成扭矩为零，是最好的驱动方案。然而，由于技术的限制，这种驱动方案仍然有着不少的限制。具体说明如下：

9、（1）采用自带霍尔传感器的驱动ic时，由于磁场充磁不均匀，或者组装精度偏差，会导致驱动ic感应ns磁场的相位出现偏差，具体参见说明书附图5所示的相位差，进而导致电压波形换相时机不当，造成扭矩和轴向力波动。

10、（2）采用基于反电势过零法的开窗ic时，由于侦测转子位置的需要，在侦测的时间段，悬空相对应的ic引脚处于悬空状态(或浮动状态)，以采集该相的反电势过零点，进而确定转子位置。这一段悬空的时间段，称为开窗期。在开窗期，该相的扭矩和轴向力显著降低，呈现在整体上，扭矩波形和轴向力波形在时域上会出现突波。时域上的突波反应在频域上，会出现基频整数倍的数个幅值较高的高次谐波。这些高次谐波，会导致风扇出现振动和声品质不良。

11、（3）采用(基于反电势或其它技术手段)的不开窗ic时，ic可以不开窗。采用这种技术手段的ic，其估算转子位置所需要的计算资源，会远远高于基于反电势过零法的开窗ic所需要的计算资源。因此这种技术手段实际上增加了ic的计算负担，由于估算转子位置需要时间，因此如果ic的载波频率过高会导致时序错乱，因此采用这种驱动逻辑的ic，其载波频率难以提高。而高载波频率，对于微型风扇而言，恰恰是改善电流波形连续的关键。

12、因此，以上几种方案，都不是最佳方案。

技术实现思路

1、针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计合理，即能实现三相驱动ic的效果，又可以保证了高载波频率，实现极小的扭矩波动和轴向力波动的基于三颗单相ic的三相驱动结构及其电机和微型风扇。

2、为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：

3、一种基于三颗单相ic的三相驱动结构，其包含三相电机和三相驱动单元；所述三相电机包括转子和三个单相绕组，所述三相驱动单元包括三颗单相驱动ic；三颗所述单相驱动ic相应与其相对应的三个单相绕组相连接，每个单相绕组由与其相对应的一颗单相驱动ic进行单独供电。即每个单相绕组由与其相对应的一颗单相驱动ic进行单独供电。

4、作为本实用新型的一种优选方案，三个所述单相绕组相距120°电角度或/和240°度电角度，所述单相绕组由一个线圈或多个串联或并联的线圈组成。三颗所述单相驱动ic相互距离120°电角度或/和240°度电角度。所述单相驱动ic内置有用来检测转子位置的霍尔传感器和能切换电流方向的单相h桥电子开关。通过三颗单相驱动ic内置的霍尔传感器各自检测转子的磁场变化而同步切换与其相连接的单相绕组的电流方向，从而产生能持续推动转子旋转的推动力。

5、作为本实用新型的一种优选方案，所述单相绕组采用自粘漆包铜线绕制而成，线圈空间得以极大地提高，提升了电机效率，而且绕制成型线圈成型后结构稳定性好，有效防止线圈松动或变形。或者，所述单相绕组为通过印制电路板工艺制作而成的印刷线圈。

6、一种电机，其采用所述的基于三颗单相ic的三相驱动结构进行驱动。

7、作为本实用新型的一种优选方案，所述电机为三相电机，其槽极配比为：3槽4极、6槽4极、6槽8极、9槽6极、9槽8极、9槽10极、9槽12极。

8、一种微型风扇，其采用所述的基于三颗单相ic的三相驱动结构进行驱动或包括所述的电机。

9、作为本实用新型的一种优选方案，所述微型风扇包括底座组立、叶轮组立、顶盖和pfc，所述pfc设置在所述底座组立内，三个所述单相绕组设置在所述pfc的上表面，三颗所述单相驱动ic设置在所述pfc的下表面，所述叶轮组立转动设置在所述底座组立上，所述顶盖盖合在所述底座组立上。所述底座组立包括座体、轴承和耐磨片，所述座体内设有中管，所述耐磨片设置在中管的底面，所述轴承设置在中管内，所述座体对应所述单相驱动ic的位置设有镂空部。所述叶轮组立包括转子和设置在转子上的扇片，所述转子包括马达壳、轴芯和磁石，所述磁石设置在马达壳内，所述扇片套设在马达壳上，所述轴芯的一端固定在马达壳的中心位置，另一端装配在所述轴承上。

10、本实用新型的有益效果为：本实用新型方案巧妙采用三颗单相驱动ic来替代传统一颗三相驱动ic，基于单相驱动ic的控制逻辑比较简单，容易通过技术手段提升载波频率，既可以达到三相驱动ic的功能效果，又可以保证了高载波频率，有效改善电流波形的连续性，实现极小的扭矩波动和轴向力波动，提升电机运行稳定性。而且每颗单相驱动ic可以根据需要放到最适合的感应位置，有效降低了布线难度，利于优化布线，改善风扇emc干扰及信号串扰问题，另外每个单相绕组由对应的单相驱动ic独立供电，相互独立，抗干扰能力较强，可有效改善振动和噪声。本实用新型技术用于微型风扇，能有效改善风扇振动和声品质。

11、下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。