專利名稱：檢測換向一體化無刷直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種集位置檢測與電流換向于一體的無刷直流電機(jī)，屬于無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無刷直流電機(jī)通常由位置檢測裝置、電子換向器和電動(dòng)機(jī)本體三部分組成，即位置檢測和電子換向在任務(wù)、功能和結(jié)構(gòu)上完全獨(dú)立的和分開的；而且，要實(shí)現(xiàn)電子換向與位置檢測之間的協(xié)調(diào)配和工作，還需要PLC、DSP、信號(hào)處理和放大驅(qū)動(dòng)等專用芯片和電路，致使整個(gè)裝置體積較大、元器件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、價(jià)格昂貴、難以推廣?，F(xiàn)狀是，盡管無刷直流電機(jī)研發(fā)了幾十年，而且也有產(chǎn)品投放市場，然而真正用到該用的地方的并不多或者說不普遍。因此，開發(fā)、研制和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的無刷直流電機(jī)是眾多潛在用戶所期待的和市場所需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的檢測換向一體化無刷直流電機(jī)。本發(fā)明給出的技術(shù)解決方案是這種檢測換向一體化無刷直流電機(jī)，包括定子鐵心1、定子繞組2、轉(zhuǎn)子磁鋼3、轉(zhuǎn)子磁軛4、套筒支架5、轉(zhuǎn)軸6、軸承7、示位永磁體8和檢測換向裝置，其特點(diǎn)是所述檢測換向裝置為檢測換向一體化裝置，由既作檢測元件又作換向元件的干簧管Gl、G2、G3、G4配合示位永磁體8構(gòu)成。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的檢測換向一體化裝置中，不同極向的干簧管可由同一示位永磁體驅(qū)動(dòng)，以保證換向的同步性。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的檢測換向一體化裝置中，干簧管可由作為永磁體的轉(zhuǎn)子磁鋼驅(qū)動(dòng)，從而省去示位永磁體，以簡化換向裝置、縮小體積、降低成本。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的檢測換向一體化裝置中，干簧管觸點(diǎn)兩端并聯(lián)熄弧電路，如續(xù)流二極管或RC串聯(lián)電路。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的檢測換向一體化裝置可以簡化到僅由一只干簧管構(gòu)成，并由作為永磁體的轉(zhuǎn)子磁鋼兼作示位永磁體驅(qū)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的無刷直流電機(jī)技術(shù)方案，即利用干簧管磁效應(yīng)原理構(gòu)成一種新型的檢測換向一體化裝置，并用于無刷直流電機(jī)，電機(jī)功率可達(dá)數(shù)百千瓦或者更高。


圖1為采用本發(fā)明的一臺(tái)四極外轉(zhuǎn)子無刷直流微電機(jī)本體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用本發(fā)明的定子鐵心、定子繞組連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用本發(fā)明的四極外轉(zhuǎn)子無刷微電機(jī)繞組與一體化換向器連接示意圖4為采用本發(fā)明的檢測換向一體化換向器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為采用本發(fā)明的檢測換向一體化換向器同步驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為采用本發(fā)明的干簧管與示位永磁體軸向平行放置的換向器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為采用本發(fā)明的帶RC熄弧電路的一體化換向器連接示意圖；圖8為采用本發(fā)明技術(shù)實(shí)施的無刷直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)樣機(jī)照片；圖9為采用本發(fā)明技術(shù)實(shí)施的無刷直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)樣機(jī)的電流波形；圖10為采用本發(fā)明技術(shù)實(shí)施的無刷直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)樣機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線；圖11為采用本發(fā)明技術(shù)實(shí)施的無刷直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)樣機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速曲線。圖中標(biāo)號(hào)說明如下1定子鐵心，2定子繞組，3轉(zhuǎn)子磁鋼，4轉(zhuǎn)子磁軛，5套筒支架，6轉(zhuǎn)軸，7軸承，8示位永磁體，Gl、G2、G3、G4為干簧，Al和XI、A2和X2、A3和X3以及A4和X4分別為定子每槽繞組的首末端。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地說明本發(fā)明的一種實(shí)施例為外轉(zhuǎn)子無刷直流微電機(jī)，如圖1所示，包括定子鐵心1、定子繞組2、轉(zhuǎn)子磁鋼3、轉(zhuǎn)子磁軛4、套筒支架5、轉(zhuǎn)軸6及軸承7。定子繞組2屬于集中式漆包線繞組，定子鐵心1的極靴外輪廓與轉(zhuǎn)子磁鋼3的內(nèi)圓為不同心結(jié)構(gòu)，形成不均勻氣隙以便實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和定向。定子繞組2可以有多種連接和換向方式，如圖2所示，是一種串聯(lián)統(tǒng)一換向方式， 適于較高的供電電壓，特點(diǎn)是所需工作的換向干簧管數(shù)量少，繞組利用率高。定子繞組串聯(lián)后形成單回路繞組，兩個(gè)接線端為U和V，、經(jīng)連接成橋式的干簧管Gl、G2、G3和干簧管G4 與直流電源相連，如圖3所示，即構(gòu)成兩兩導(dǎo)通直驅(qū)式永磁觸發(fā)電子換向器。對(duì)應(yīng)于圖3所示的轉(zhuǎn)子位置，指示轉(zhuǎn)子磁極位置的示位磁鋼8與檢測換向干簧管Gl、G2、G3和干簧管G4 之間的位置關(guān)系如圖4所示；此時(shí)，干簧管Gl、G3導(dǎo)通，干簧管G2、G4關(guān)斷，電流從電源正極經(jīng)過干簧管G3由繞組V端流入U(xiǎn)端流出經(jīng)過干簧管Gl回到電源負(fù)極構(gòu)成回路，示位永磁體的極弧大小決定了干簧管Gl、G3的導(dǎo)通區(qū)間。轉(zhuǎn)過90度后干簧管G2、G4導(dǎo)通，干簧管Gl、G3關(guān)斷，電流從電源正極經(jīng)過干簧管G2由繞組U端流入V端流出經(jīng)過干簧管G4回到電源負(fù)極構(gòu)成回路，實(shí)現(xiàn)換向保證電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。可見，干簧管既作為位置檢測元件又作為換向功率元件，即檢測元件與開關(guān)元件合二為一，實(shí)現(xiàn)了檢測換向一體化。示位磁鋼8與檢測換向干簧管G1、G2、G3和干簧管G4之間的位置關(guān)系也有多種形式，作為一種優(yōu)選方案圖4所示為干簧管與示位永磁體軸向垂直相切放置；為保證兩兩導(dǎo)通和兩兩關(guān)斷干簧管的同步性，可以將成對(duì)工作的干簧管Gl和干簧管G3以及干簧管G2和干簧管G4平行平列放置，如圖5所示，也是一種優(yōu)選方案；干簧管與示位永磁體軸向平行放置，如圖6所示，也是一種優(yōu)選方案，更適用于繞組元件較多的電機(jī)。電機(jī)繞組2有一定電感量，為了保證干簧管可靠地開斷，必要時(shí)干簧管觸點(diǎn)兩端應(yīng)并聯(lián)適當(dāng)?shù)南ɑ‰娐?，如續(xù)流二極管或RC串聯(lián)電路，如圖7所示。對(duì)RC串聯(lián)熄弧電路， 其電阻R、電容C可按下式估算
干簧管的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間由示位永磁體的極弧和電源電壓共同決定，并自動(dòng)調(diào)節(jié)， 以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和調(diào)速需要，按照干簧管的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。按照現(xiàn)有干簧管產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)考慮，如HAMLIN的DRR-U9型干簧管開關(guān)電壓為 400V，負(fù)載電流可達(dá)6A，單只干簧管饋電能力超過2kW，電機(jī)功率可達(dá)幾個(gè)千瓦以上，若采取并聯(lián)協(xié)同工作方式，電機(jī)功率做到幾十乃至上百千瓦都是可行的。實(shí)施實(shí)例本發(fā)明的一種實(shí)施例為外轉(zhuǎn)子無刷直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，模型樣機(jī)照片如圖8所示， 圖9給出了該樣機(jī)的電流波形，圖10為轉(zhuǎn)矩曲線，圖11為穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速曲線。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，說明本發(fā)明技術(shù)是可行的；從圖9、10和11可見，由于電流換向有間斷，造成轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)，致使轉(zhuǎn)速略有波動(dòng)，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)和換向配置加以改善。
權(quán)利要求
1.一種檢測換向一體化無刷直流電機(jī)，包括定子鐵心(1)、定子繞組O)、轉(zhuǎn)子磁鋼 (3)、轉(zhuǎn)子磁軛(4)、套筒支架(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、軸承(7)、示位永磁體(8)和檢測換向裝置，其特征在于所述檢測換向裝置為檢測換向一體化裝置，由既作檢測元件又作換向元件的干簧管(Gl)、(G2)、(G3)、(G4)配合示位永磁體(8)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測換向一體化無刷直流電機(jī)，其特征在于所述檢測換向一體化裝置中，不同極向的干簧管(Gl)和干簧管(G!3)或干簧管(6 和干簧管(G4)由同一示位永磁體(8)驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測換向一體化無刷直流電機(jī)，其特征在于所述檢測換向一體化裝置中，干簧管(Gl)、(G2)、(G3)、(G4)由作為永磁體的轉(zhuǎn)子磁鋼(3)驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測換向一體化無刷直流電機(jī)，其特征在于所述檢測換向一體化裝置中，干簧管(Gl)、(G2)、(G3)、(G4)觸點(diǎn)兩端并聯(lián)熄弧電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測換向一體化無刷直流電機(jī)，其特征在于所述檢測換向一體化裝置為定子單相繞組僅由一只干簧管(Gl)饋電，并由作為永磁體的轉(zhuǎn)子磁鋼(3)兼作示位永磁體(8)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
檢測換向一體化無刷直流電機(jī)，包括定子鐵心(1)、定子繞組(2)、轉(zhuǎn)子磁鋼(3)、轉(zhuǎn)子磁軛(4)、套筒支架(5)、轉(zhuǎn)軸(6)、軸承(7)、示位永磁體(8)和檢測換向裝置，其特點(diǎn)是所述檢測換向裝置為檢測換向一體化裝置，由既作檢測元件又作換向元件的干簧管(G1)、(G2)、(G3)、(G4)配合示位永磁體(8)構(gòu)成。本發(fā)明利用干簧管磁效應(yīng)原理構(gòu)成一種新型的檢測換向一體化裝置，并用于無刷直流電機(jī)，電機(jī)功率可達(dá)數(shù)百千瓦或者更高。
文檔編號(hào)H02K29/00GK102480203SQ20101056115
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者孟昭軍, 安躍軍, 安輝, 李勇, 薛麗萍 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)