專利名稱：定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無刷直流電動(dòng)機(jī)，特別涉及一種定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
近代無刷直流電動(dòng)機(jī)普遍采用開關(guān)霍爾元件(簡稱霍爾片)作位置傳感器，三相電機(jī)用三個(gè)霍爾片。放置霍爾片的常規(guī)方法有兩種。一種是讓轉(zhuǎn)子永磁體長出定子鐵心一些，霍爾片放在對(duì)應(yīng)長出的永磁體外表面空間，直接檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子表面磁場(chǎng)變化的信號(hào)；另一種是轉(zhuǎn)子上加裝一個(gè)與轉(zhuǎn)子永磁體極數(shù)相同的輔助永磁體磁環(huán)，將霍爾片放在輔助永磁體環(huán)的表面空間，可以獲得相同極數(shù)的方波霍爾信號(hào)。霍爾片沿圓周位置的確定也有兩種方法。一種是做成圓周方向位置可調(diào)，電動(dòng)機(jī)出廠時(shí)經(jīng)調(diào)試確定；另一種是安裝時(shí)確定，即與定子相繞組軸線有確定的相對(duì)位置關(guān)系，如果用輔助磁環(huán)，還要求它與轉(zhuǎn)子永磁體磁極位置相一致或有固定的相對(duì)關(guān)系。電動(dòng)機(jī)的軸向長度大，需要調(diào)整傳感器位置，很不方便！實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)。
定子沖片有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)采用如下方案實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)一樣，該電動(dòng)機(jī)也由定子、轉(zhuǎn)子、前后端蓋和軸承等部件構(gòu)成，其特征在于該無刷直流電動(dòng)機(jī)的霍爾元件放置在定子鐵心上特定的霍爾片槽內(nèi)，定子鐵心沖片上的槽形有兩種，一種是標(biāo)準(zhǔn)槽形，另一種通常為三個(gè)槽是異形的，其槽口原來放置槽楔的位置，設(shè)計(jì)成與常用霍爾片外形相匹配的尺寸。
霍爾元件的引腳焊在一塊印刷電路板上，輸出信號(hào)直接或經(jīng)處理后引出。印刷電路板放置在定子繞組端部外面，在后端蓋內(nèi)，需要時(shí)可以兼起定子線圈端部聯(lián)接的作用。
霍爾元件引出信號(hào)，有嚴(yán)格的相位關(guān)系要求。首先是三個(gè)霍爾元件的信號(hào)應(yīng)相互錯(cuò)開120°電角度，當(dāng)三個(gè)霍爾片槽在空間相距120°空間角度時(shí)，就會(huì)要求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)不是3的倍數(shù)，這說明本專利電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)之一是極對(duì)數(shù)不為3的倍數(shù)。
其次霍爾元件的信號(hào)與相應(yīng)相繞組反電勢(shì)波形之間有嚴(yán)格的相位關(guān)系要求。在方波120°導(dǎo)通方式驅(qū)動(dòng)條件下，要求霍爾元件信號(hào)滯后相應(yīng)相電勢(shì)30°電角度。也就是說相繞組的中心線與轉(zhuǎn)子某一磁極中心線一致時(shí)(反電勢(shì)瞬時(shí)值為零)，相應(yīng)的一個(gè)霍爾元件的中心線應(yīng)距某一極間中心線±30°電角度。這就對(duì)定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)的關(guān)系有一定的限制，可用下面的關(guān)系式表示，1、相繞組中心線在某一齒中心線上時(shí)，Ns=12n+66m+3±1·p---(1)]]>2、相繞組中心線在某一槽中心線上時(shí)，Ns=12n6m+3±1·p---(2)]]>其中Ns——定子槽數(shù)；p——轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)；n——任意正整數(shù)；m——另一任意正整數(shù)。
采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型的霍爾片可以直接放入定子鐵心的霍爾片槽內(nèi)，不增加電機(jī)軸向長度，不需要調(diào)整傳感器位置，提高了傳感器的位置分布精度和整體運(yùn)行性能。具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便的優(yōu)點(diǎn)，主要用作調(diào)速電機(jī)、控制電機(jī)。


圖1.本定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.(a)有霍爾片槽的定子沖片圖；圖2.(b)標(biāo)準(zhǔn)槽形示意圖；圖2.(c)帶霍爾片槽的異形槽示意圖；圖3.相繞組反電勢(shì)與相應(yīng)相霍爾元件信號(hào)的相位關(guān)系圖；圖4.(a)霍爾元件位置與相繞組中心線位置關(guān)系示意圖(I)；圖4.(b)霍爾元件位置與相繞組中心線位置關(guān)系示意圖(II)；圖5.8極9槽電機(jī)繞組接線圖；圖6.槽電勢(shì)星形及相電勢(shì)相量圖；圖7.電機(jī)相電勢(shì)與霍爾信號(hào)的相對(duì)關(guān)系圖。
圖中，1為前軸承、2為前端蓋、3為定子、4為轉(zhuǎn)子、5為后端蓋、6為后軸承、7為霍爾元件、8為印制電路板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
如圖1至7所示，本實(shí)用新型的大部分結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)相一致，稍有不同的部分是霍爾片7，放置在定子3鐵心槽內(nèi)，引腳伸出鐵心端部槽外，焊接在印制電路板8上。
本實(shí)例為4對(duì)極的永磁電動(dòng)機(jī)，p＝4，取n＝1及m＝1，按式(1)可得
Ns=12+66+3-1·4=9]]>即定子有9個(gè)槽的電動(dòng)機(jī)，定子沖片如圖1(a)所示。圖中清楚地表明，第1、第4和第7槽為異形槽，其槽口處有放置霍爾片的槽形。其尺寸與市場(chǎng)上常見的某種霍爾元件尺寸相對(duì)應(yīng)。三個(gè)霍爾片槽中心線間互相錯(cuò)開120°機(jī)械角度，在p＝4的情況下，即互相錯(cuò)開120°×4＝480°電角度，也就是120°電角度。符合三路霍爾信號(hào)互相錯(cuò)開120°電角度的要求。
本實(shí)例定子繞組的聯(lián)接如圖5所示，第1、第2和第3齒上的線圈串聯(lián)成U相；相似地第4、第5和第6齒上的線圈聯(lián)成V相；第7、第8和第9齒上的線圈聯(lián)成W相。U、V和W相繞組接成Y形。8極9槽電機(jī)的槽距角為40°機(jī)械角度，等于160°電角度，于是該實(shí)例電機(jī)的槽電勢(shì)星形及相電勢(shì)相量如圖6所示，顯見U相繞組中心線在第2齒的中心線上，與第2槽的中心線相距 齒距角，由于n＝1，與該相對(duì)應(yīng)的霍爾元件的中心線應(yīng)與第1槽的中心線相一致，即第1槽應(yīng)為有霍爾片槽的異形槽，如圖5所示。這樣本實(shí)例電機(jī)的繞組即符合三相對(duì)稱的原理，與霍爾信號(hào)的關(guān)系也符合方波120°導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)要求。
如果是180°導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)或正弦波驅(qū)動(dòng)時(shí)，要求霍爾信號(hào)與相應(yīng)的反電勢(shì)同相位。只要把三相繞組從Y接改成△接，則△接繞組的等效Y形繞組，其等效相繞組的反電勢(shì)與原△接繞組相應(yīng)相的反電勢(shì)正好移過30°電角度，如圖7所示。符合正弦波驅(qū)動(dòng)或180°導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)的要求。
權(quán)利要求1.一種定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)，包括含定子、轉(zhuǎn)子、前后端蓋和軸承的電機(jī)本體、霍爾位置傳感器——簡稱霍爾片和充當(dāng)電子換向開關(guān)的印制電路板，其特征在于定子沖片上具有放置霍爾片的特定槽形，霍爾片直接放置在定子鐵心的霍爾片槽內(nèi)，霍爾片的引腳連結(jié)于所述印制電路板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子上有三個(gè)霍爾片，相互錯(cuò)開120°電角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子極數(shù)不為3的倍數(shù)，且定子槽數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)間符合下述關(guān)系式①或②的表示①、相繞組中心線在某一齒中心線上時(shí)，Ns=12n+66m+3±1·p...(1)]]>②、相繞組中心線在某一槽中心線上時(shí)，Ns=12n6m+3±1·p...(2)]]>其中Ns——定子槽數(shù)；p——轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)；n——任意正整數(shù)；m——另一任意正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于采取方波120°導(dǎo)通方式驅(qū)動(dòng)時(shí)，定子三相繞組Y接；采取方波180°導(dǎo)通方式或正弦波驅(qū)動(dòng)時(shí)，定子三相繞組Δ接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種定子鐵心有霍爾片槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)有的帶霍爾元件的無刷直流電動(dòng)機(jī)，安裝霍爾片時(shí)，很不方便，且軸向長度過大。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型包括含定子、轉(zhuǎn)子、前后端蓋和軸承的電機(jī)本體、霍爾位置傳感器(簡稱霍爾片)和充當(dāng)電子換向開關(guān)的印制電路板，其特征在于定子沖片上具有放置霍爾片的特定槽形，霍爾片直接放置在定子鐵心的霍爾片槽內(nèi)，霍爾片的引腳連結(jié)于所述印制電路板上。這樣本實(shí)用新型的霍爾片可以直接放入定子鐵心的霍爾片槽內(nèi)，不增加電機(jī)軸向長度，不需要調(diào)整傳感器位置，提高了傳感器的位置分布精度和整體運(yùn)行性能。具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便的優(yōu)點(diǎn)，主要用作調(diào)速電機(jī)、控制電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K11/00GK2904447SQ20062005369
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者王宗培, 韓光鮮, 程智 申請(qǐng)人:珠海運(yùn)控電機(jī)有限公司