拆解：拼某某无刷电机小风扇内部都有啥？

电子发烧友网报道（文/李诚）无刷电机作为电机市场的新兴力量，其结构简单、运行可靠、维护方便的产品特点，使其越来越受到消费者的青睐，并逐渐取代传统电机。例如，近年高速风筒的爆火与无刷电机，就有着密切的联系。
 
随着原料价格下降，以及规模化生产效应的影响，无刷电机成本也在不断地下降，并在一些售价低廉的消费类产品迅速普及。在电商平台上，内置无刷电机的电子产品琳琅满目，价格也从十几元到上百元不等。为进一步深究，近日笔者对一款从拼某某购入的无刷电机小风扇进行了拆解，看看设备内部都有啥？
 
无刷电机小风扇外观及拆解
 
外观机构方面，小风扇可分为风扇和电池仓，上下两个部分，机壳采用一体式设计，外立面均进行了雾面处理。此外，电池仓还可以充当小风扇的手柄，圆柱形设计还可以增加手掌和风扇之间的接触面积，从而提供更好的握持感和稳定性。
 

 
小风扇正面有一块由数码管构成的显示屏，可在设备通电状态下显示挡位及剩余电量信息。机身背面设有USB-C充电接口，底部是一块防滑垫片。
 

 
在结构件紧固方面，整台小风扇没有使用任何螺丝，而且部件之间的连接处也没有采用超声波焊接等传统工艺，而是仅仅通过胶水进行粘接。虽然这种设计有利于提高设备在产线上的装配效率，但它也会降低设备的抗摔能力，从而增加了设备意外损坏的风险。
 
只有两根电源线的无刷电机
 
该小风扇的电机结构由PCB板、线圈定子、磁极转子和扇叶四个部分组成。其中，磁极转子固定在小风扇的涡轮扇叶内壁上，并与线圈定子相互配合。通过线圈与磁极的结构可以确定，该风扇所采用的是直流无刷电机。控制线圈电流的通断可以启停磁极，从而驱动扇叶旋转。另外，电机内部的4个线圈被分成两组。
 

 
有意思的是，这款由小风扇拆出来的无刷电机底部PCB就只有两根正、负极电源线和一颗4脚霍尔传感器开关，并没有信号控制线。那电机的线圈定子究竟是如何轮流导通，并驱动磁极旋转的呢？
 
由于所要实现的功能不同，风扇处于工作状态时只需要电机进行单一方向的旋转，不像其他电气设备一样，对电机有正、反转的需求，因此小风扇的电机控制会比其他电气设备更加简单。
 

 
其次，驱动磁极旋转的关键就在PCB的霍尔传感器开关上，从PCB布线可以看出，霍尔传感器开关的1、4引脚分别与电源的正负极相连，2、3引脚分别连接两组线圈（大致电路结构如上图所示）。
 

 
当电流经过霍尔传感器开关流入线圈时，线圈会根据电流流入的方向对磁极转子产生吸引或排斥力，从而带动扇叶旋转。当磁极转子旋转到一定角度时，霍尔传感器会通过内部的开关来控制线圈的电流流入，从而实现不同线圈组的轮流导通，使扇叶不停地旋转。
 
无刷小风扇主板=电源控制板
 
在功能结构上，这款小风扇的主板相当于一块电源控制板，其主要负责电池的充放电，以及电机的启停和功率控制。
 

 
主板正面为电源管理单元，背面为电路控制单元。其中，电源管理单元包括电池充电、电池保护和功率控制三部分电路。电池充电管理芯片是来自富满电子的TC4056A，可支持单节锂电池恒定电流电压线性充电。此外，芯片内部采用PMOSFET架构和防倒充电路，可实现开关隔离效果，减少了外围电路隔离二极管的使用，满足消费电子电路小型化的设计需求。

 
位于电池接线端子旁的芯片为赛芯微的XB5353A二合一电池保护芯片，该芯片不仅封装小，外围电路也非常简单，只需要一颗外部电容，即可实现对电池的多种保护，如过充、过温、过放等，同时还具备电压监测功能。此外，XB5353A还能与主控芯片实时通信，将电池电压变化信息反馈给主控芯片，从而推断电池的剩余电量，并以数字形式在数码管上显示。
 

 
功率输出电路由主板背面的主控芯片进行控制，大致电路如上图所示。当按下挡位控制按键时，功率输出电路开始工作，并且主控芯片会给电机回路上的三极管一个触发信号，使电机回路导通，风扇开始转动。当再次按下控制按键时，主控芯片就会通过PWM控制功率输出电路的占空比，调整功率输出电路的输出功率，以此实现风扇档位的切换控制。
 
结语
 
通过对该款无刷电机小风扇进行拆解，发现它最大的亮点在于只采用了一颗霍尔开关即可实现电机换向控制，这种设计十分简洁高效，同时也为本就不贵的小风扇，带来了成本、可靠性和性能等多方优势。