单相无刷直流电机常见用于小型冷却风扇、水泵、鼓风机等场合。近年对单相无刷直流电机提高性能和驱动电路的研究，已可满足DVD和HDD主轴电机应用中使用的要求，为单相无刷直流电机开拓了新的应用领域。采用合理的齿形得以降低齿槽转矩，引入自动相位调节提高了单相的动态特性。有文献报道，最高速度和效率可从6500r/min的22%提高至12000r/min的38%。单相无刷直流电机已被证实能够成功用于光盘和硬盘驱动。

现代DVD光盘驱动器的主轴电机通常采用三相直流无刷电机，一种典型的外转子径向气隙设计三相无刷直流主轴电机连同它的控制板如图15-21a所示。一种新型单相无刷直流主轴电机已开发用于DVD光盘驱动器。这种新型电机结构如图15-21b所示。这种单相主轴电机结构简单，定子只有一个线圈，具有成本低、易于制造的优势。

虽然这种电机有生产易和成本低的优势，但单相无刷直流电机存在的转矩波动大和死点问题需要解决。为了满足DVD驱动器需求的，以DVD驱动器技术要求指标来改善这种单相电动机主轴的特性。对DVD跟踪性能有很大影响的是齿槽转矩，这是由转子和定子之间的磁耦合作用引起的。死点是一个稳定的平衡位置，电机停止在该位置不能产生足够的起动转矩，无法重新起动电机。下面介绍参考文献[7]提出的降低齿槽转矩，消除死点，提高效率方法。

图15-21 用于光盘驱动器的三相和单相无刷主轴电机

a）三相 b）单相

如图15-21b所示，单相无刷主轴电机转子设计为12极。定子磁路有上下冲片和中间的导磁圆管组成，它们形成的空间安放一个环形线圈，参见图15-4。线圈由H桥电路驱动。

上下冲片各有6个齿。定子冲片外圆的半径是LR=9.75mm。设计齿顶部分取较小的曲率半径，使齿顶中央气隙小，两侧逐步增大，有利于降低齿槽转矩。计算和测量结果表明，当曲率半径R由5.5mm增加时至5.9mm时，齿槽转矩是由19.5gcm下降到10.5gcm。同时，电机的转矩系数有所提高。(www.daowen.com)

对齿顶角大小进行了分析。电机有12极，平均一个极的角度为30°。利用有限元方法分别计算了齿顶角从12°到45°时电机的反电动势系数K_e变化，反电动势最大值发生在齿顶角为21°。这是因为，如果齿顶角过小时，进入齿身的磁通份额减少；如果齿顶角过大时，转子极间经齿顶两侧漏磁增加，进入齿身的磁通也会减少。齿顶角为21°时有最大的齿身的磁通，从而可产生更大的转矩。

图15-22 齿顶形状和尺寸

当霍尔芯片安置在对称位置（距离齿顶中央15°）时，电机不能够起动，这是死点位置。电机的转矩值取决线圈流过的电流和磁通，以及它们之间的相位角。将霍尔芯片位置向与转向相反方向偏移的方法可以增加起动转矩，并消除死点。试验表明，如果霍尔芯片位置偏移1～3°时，死点现象会完全消除。

表15-4 一种DVD主轴用单相无刷电机设计参数和性能