專利名稱：一種無刷直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種非接觸換向的無刷直流電機(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)：
普通直流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單和轉(zhuǎn)速易調(diào)等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是，由于換向元件基本上是逐槽進(jìn)行換向的，所以轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很小，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性好。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，由于電機(jī)繞組是以每極每相槽數(shù)為單位換向的，所以轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很大，影響電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，在很大程度上限制了無刷直流電機(jī)的應(yīng)用。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)容本實(shí)用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、運(yùn)行穩(wěn)定的無刷直流電機(jī)。本實(shí)用新型給出的技術(shù)解決方案是。這種無刷直流電機(jī)，包括端蓋1、軸承2、緊固件3、機(jī)殼4、電樞鐵心5、冷卻風(fēng)扇6、防護(hù)風(fēng)罩7、電樞繞組8、電子換向器9、換向元件支架10、示位永磁體11、示位永磁體支架12、轉(zhuǎn)子永磁主磁極13、轉(zhuǎn)子鐵心14和轉(zhuǎn)軸15，其特點(diǎn)是所述無刷直流電機(jī)的檢測換向裝置為檢測換向一體化裝置，該檢測換向裝置由電子換向器9與示位永磁體11配合構(gòu)成，其中電子換向器9由換向元件陣列A和換向元件陣列B構(gòu)成，換向元件陣列A由既作檢測元件又作換向元件的第一干簧管Al、第二干簧管A2、第三干簧管A3、第四干簧管A4、第五干簧管A5、第六干簧管A6、第七干簧管A7、第八干簧管AS、第九干簧管A9、第十干簧管A10、第十一干簧管All、第十二干簧管A12、第十三干簧管A13、第十四干簧管A14、第十五干簧管A15、第十六干簧管A16構(gòu)成；換向元件陣列B由既作檢測元件又作換向元件的第十七干簧管B1、第十八干簧管B2、第十九干簧管B3、第二十干簧管B4、第二十一干簧管B5、第二十二干簧管B6、第二十三干簧管B7、第二十四干簧管B8、第二十五干簧管B9、第二十六干簧管B10、第二十七干簧管B11、第二十八干簧管B12、第二十九干簧管B13、第三十干簧管B14、第三十一干簧管B15、第三十二干簧管B16構(gòu)成；換向元件陣列A和換向元件陣列B由換向元件支架10支撐固定，示位永磁體11由示位永磁體支架12支撐固定在轉(zhuǎn)軸15上，換向元件陣列A和B中的干簧管在沒有示位永磁體11磁場作用時(shí)的常態(tài)是斷開的，有示位永磁體11磁場作用時(shí)導(dǎo)通。這種無刷直流電機(jī)的換向方法是逐槽進(jìn)行的，無刷直流電機(jī)中的電子換向器9由既作檢測元件又作換向元件的干簧管換向元件陣列A和換向元件陣列B構(gòu)成，電子換向器9中換向元件陣列A和換向元件陣列B中的干簧管，由示位永磁體11觸發(fā)輪流導(dǎo)通和關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)對電樞繞組8的逐槽換向。[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為。即利用干簧管磁效應(yīng)原理構(gòu)成一種新型電子換向裝置，與普通機(jī)械換向一樣對無刷直流電機(jī)電樞繞組進(jìn)行逐槽換向，可以最大限度降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高無刷直流電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型可以像普通機(jī)械換向直流電機(jī)那樣，通過改變直流供電電壓U進(jìn)行調(diào)速。通過改變直流供電電壓U的極性，便可輕易改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型只要轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行。

圖1為采用本實(shí)用新型的無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2為采用本實(shí)用新型的無刷直流電機(jī)本體結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。圖3為采用本實(shí)用新型的疊繞型電樞繞組與電子換向器連接展開圖。圖4為采用本實(shí)用新型的換向元件陣列A與示位永磁體位置配合示意圖。圖5為采用本實(shí)用新型的換向元件陣列B與示位永磁體位置配合示意圖。圖中標(biāo)號說明如下。1.端蓋,2.軸承,3.緊固件，4.機(jī)殼,5.電樞鐵心,6.冷卻風(fēng)扇，7.防護(hù)風(fēng)罩，8.電樞繞組，9.電子換向器,10.換向元件支架，11.示位永磁體，12.示位永磁體支架，13.轉(zhuǎn)子永磁主磁極，14.轉(zhuǎn)子鐵心，15.轉(zhuǎn)軸，A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13、A14、A15 和 A16 為第一 第十六干簧管，B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、BH、B12、B13、B14、B15 和 B16 為第十七 第三十二干簧管，8.1,8.2,8.3,8.4,8.5,8.6,8.7,8.8、
8.9,8.10,8.11,8.12,8.13,8.14,8.15,8.16 為第一 第十六電樞線圈，11.1、11.2、11.3、
11.4為示位永磁體，13.1、13.2、13.3、13.4為轉(zhuǎn)子永磁主磁極N1、S1、N2、S2的編號，U為直流供電電壓。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖所示的實(shí)施例對本實(shí)用新型做更詳細(xì)地說明。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例為4極16槽內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)，如圖1所示，包括端蓋1、軸承2、緊固件3、機(jī)殼4、電樞鐵心5、冷卻風(fēng)扇6、防護(hù)風(fēng)罩7、電樞繞組8、電子換向器
9、換向元件支架10、示位永磁體U、示位永磁體支架12、轉(zhuǎn)子永磁主磁極13、轉(zhuǎn)子鐵心14和轉(zhuǎn)軸15。實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子永磁主磁極13為四極面貼式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子永磁主磁極13由極性交替安置的N1、S1、N2和S2構(gòu)成，分別用編號13.1、13.2、13.3、13.4，如圖2所示。轉(zhuǎn)子鐵心14由薄硅鋼片疊成或由整塊電工純鐵等導(dǎo)磁性能好的材料制成，轉(zhuǎn)子鐵心14和示位永磁體支架12與轉(zhuǎn)軸15之間采取熱套或者鍵槽連接，轉(zhuǎn)子永磁主磁極13采用粘接方法固定在轉(zhuǎn)子鐵心14上，示位永磁體11采用粘接方法固定在示位永磁體支架12上。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例為4極16槽內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)，電機(jī)本體結(jié)構(gòu)截面如圖2所示，疊繞型電樞繞組8由16個(gè)電樞線圈組成，即第一電樞線圈8.1、第二電樞線圈
8.2、第三電樞線圈8.3 、第四電樞線圈8.4、第五電樞線圈8.5、第六電樞線圈8.6、第七電樞線圈8.7、第八電樞線圈8.8、第九電樞線圈8.9、第十電樞線圈8.10、第i^一電樞線圈8.11、第十二電樞線圈8.12、第十三電樞線圈8.13、第十四電樞線圈8.14、第十五電樞線圈8.15和第十六電樞線圈8.16，分上下層嵌下在由薄硅鋼片沖槽疊壓成的電樞鐵心5的16個(gè)槽內(nèi)，為防止短路電樞線圈與定子鐵心以及電樞線圈的層間設(shè)置絕緣材料，并在嵌線后進(jìn)行整機(jī)電氣絕緣浸漆處理；第一電樞線圈8.1、第二電樞線圈8.2、第三電樞線圈8.3、第四電樞線圈8.4、第五電樞線圈8.5、第六電樞線圈8.6、第七電樞線圈8.7、第八電樞線圈8.8、第九電樞線圈8.9、第十電樞線圈8.10、第^ 電樞線圈8.11、第十二電樞線圈8.12、第十三電樞線圈8.13、第十四電樞線圈8.14、第十五電樞線圈8.15和第十六電樞線圈8.16與電子換向器9的干簧管陣列第一干簧管Al、第二干簧管A2、第三干簧管A3、第四干簧管A4、第五干簧管A5、第六干簧管A6、第七干簧管A7、第八干簧管AS、第九干簧管A9、第十干簧管A10、第十一干簧管All、第十二干簧管A12、第十三干簧管A13、第十四干簧管A14、第十五干簧管A15、第十六干簧管A16、第十七干簧管B1、第十八干簧管B2、第十九干簧管B3、第二十干簧管B4、第二i^一干簧管B5、第二十二干簧管B6、第二十三干簧管B7、第二十四干簧管B8、第二十五干簧管B9、第二十六干簧管B10、第二十七干簧管B11、第二十八干簧管B12、第二十九干簧管B13、第三十干簧管B14、第三十一干簧管B15、第三十二干簧管B16的連接關(guān)系以及與轉(zhuǎn)子永磁主磁極13 (13.1、13.2、13.3、13.4)和示位永磁體11 (11.1、11.2、11.3、
11.4)的位置配合，如圖3所示。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例為4極16槽內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)，電子換向器9由換向元件陣列A和換向元件陣列B構(gòu)成，換向元件陣列A由既作檢測元件又作換向元件的第一干簧管Al、第二干簧管A2、第三干簧管A3、第四干簧管A4、第五干簧管A5、第六干簧管A6、第七干簧管A7、第八干簧管AS、第九干簧管A9、第十干簧管A10、第十一干簧管All、第十二干簧管A12、第十三干簧管A13、第十四干簧管A14、第十五干簧管A15、第十六干簧管A16構(gòu)成，換向元件陣列B由既作檢測元件又作換向元件的第十七干簧管B1、第十八干簧管B2、第十九干簧管B3、第二十干簧管B4、第二十一干簧管B5、第二十二干簧管B6、第二十三干簧管B7、第二十四干簧管B8、第二十五干簧管B9、第二十六干簧管B10、第二十七干簧管B11、第二十八干簧管B12、第二十九干簧管B13、第三十干簧管B14、第三i^一干簧管B15、第三十二干簧管B16構(gòu)成，電子換向器9的換向元件陣列A與示位永磁體11 (11.1、11.3)的位置配合關(guān)系如圖4所示，電子 換向器9的換向元件陣列B與示位永磁體11 (11.2、11.4)的位置配合關(guān)系如圖5所示。在圖2所示狀態(tài)，第一電樞線圈8.1、第五電樞線圈8.5、第九電樞線圈8.9和第十三電樞線圈8.13屬于換向線圈，此時(shí)，電樞繞組8與電子換向器9的連接關(guān)系如圖2所示；結(jié)合圖4可見，受示位永磁體11.1磁場的作用，換向元件陣列A中的第一干簧管Al和第二干簧管A2閉合，將第二電樞線圈8.2短接后連接到直流電源的負(fù)極，受示位永磁體11.2磁場的作用，換向元件陣列B中的第二十一干簧管B5和第二十二干簧管B6閉合，將第五電樞線圈8.5短接后連接到直流電源正極，直流電壓U施加于電樞繞組8的一條支路；同樣，由圖5可見，受示位永磁體11.3磁場的作用，換向元件陣列A中的第九干簧管A9和第十干簧管AlO閉合，將第九電樞線圈8.9短接后連接到直流電源的負(fù)極，受示位永磁體11.4磁場的作用，換向元件陣列B中的第二十九干簧管B13和第三十干簧管B14閉合，將第十三電樞線圈8.13短接后連接到直流電源的正極，直流電壓U施加于電樞繞組8的另一條支路。直流電壓分兩路施加于電樞繞組，在電樞繞組內(nèi)產(chǎn)生電樞電流，電樞電流與轉(zhuǎn)子主磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組8的電樞線圈與轉(zhuǎn)子永磁主磁極13的相對位置隨時(shí)變化，由于示位永磁體11是與轉(zhuǎn)子永磁主磁極13 —起旋轉(zhuǎn)的，確保了示位永磁體11磁場觸發(fā)閉合的干簧管能夠短接需要換向的電樞線圈，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。電子換向器9中換向元件陣列A和換向元件陣列B的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)檢測換向一體化，使得本實(shí)用新型的電子換向器和無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡化。示位永磁體11的結(jié)構(gòu)形式、安放形式、材質(zhì)特征和間距決定著電子換向器9中換向元件陣列A和換向元件陣列B干簧管的觸發(fā)和導(dǎo)通特性，可以結(jié)合所選用的干簧管特性利用電磁場分析計(jì)算方法設(shè)計(jì)示位永磁體11和電子換向器9中干簧管的結(jié)構(gòu)形式、安放形式和尺寸參數(shù)，并在生產(chǎn)中適當(dāng)調(diào)整。本實(shí)用新型可以像普通機(jī)械換向有刷直流電機(jī)那樣，通過改變直流供電電壓U進(jìn)行調(diào)速，通過改變直流供電電壓U的極性改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向；如果電機(jī)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，電子換向器無需任何調(diào)整即可按照發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，輕易實(shí)現(xiàn)電機(jī)的可逆運(yùn)行。按照現(xiàn)有干簧管產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)考慮，如HAMLIN的DRR-129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，采取并聯(lián)協(xié)同方式工作，則可以對更大電流進(jìn)行換向，電機(jī)功率做到幾十乃至上百千瓦都是可行的。
權(quán)利要求1.一種無刷直流電機(jī)，包括端蓋(I)、軸承(2)、緊固件(3)、機(jī)殼(4)、電樞鐵心(5)、冷卻風(fēng)扇(6)、防護(hù)風(fēng)罩(7)、電樞繞組(8)、電子換向器(9)、換向兀件支架(10)、不位永磁體(11)、示位永磁體支架(12)、轉(zhuǎn)子永磁主磁極(13)、轉(zhuǎn)子鐵心(14)和轉(zhuǎn)軸(15)，其特征在于所述無刷直流電機(jī)的檢測換向裝置為檢測換向一體化裝置，該檢測換向裝置由電子換向器(9)與示位永磁體(11)配合構(gòu)成，其中電子換向器(9)由換向元件陣列A和換向元件陣列B構(gòu)成，換向元件陣列A由既作檢測元件又作換向元件的第一干簧管(Al)、第二干簧管(A2)、第三干簧管(A3)、第四干簧管(A4)、第五干簧管(A5)、第六干簧管(A6)、第七干簧管(A7)、第八干簧管(AS)、第九干簧管(A9)、第十干簧管(AlO)、第i^一干簧管(All)、第十二干簧管(A12)、第十三干簧管(A13)、第十四干簧管(A14)、第十五干簧管(A15)、第十六干簧管(A16)構(gòu)成；換向元件陣列B由既作檢測元件又作換向元件的第十七干簧管(BI)、第十八干簧管(B2)、第十九干簧管(B3)、第二十干簧管(B4)、第二十一干簧管(B5)、第二十二干簧管(B6)、第二十三干簧管(B7)、第二十四干簧管(B8)、第二十五干簧管(B9)、第二十六干簧管(BlO)、第二十七干簧管(Bll)、第二十八干簧管(B12)、第二十九干簧管(B13)、第三十干簧管(B14)、第三i^一干簧管(B15)、第三十二干簧管(B16)構(gòu)成；換向元件陣列A和換向元件陣列B由換向元件支架(10)支撐固定,示位永磁體(11)由示位永磁體支架(12)支撐固定在轉(zhuǎn)軸(15)上，換向元件陣列A和換向元件陣列B中的干簧管在沒有示位永磁體(11)磁場作用時(shí)的常態(tài)是 斷開的，有示位永磁體(11)磁場作用時(shí)導(dǎo)通。
專利摘要一種無刷直流電機(jī),其換向方法是逐槽進(jìn)行的，該無刷直流電機(jī)包括有端蓋、軸承、緊固件、機(jī)殼、電樞鐵心、冷卻風(fēng)扇、防護(hù)風(fēng)罩、電樞繞組、電子換向器、換向元件支架、示位永磁體、示位永磁體支架、轉(zhuǎn)子永磁主磁極、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸,其特點(diǎn)是檢測換向裝置為檢測換向一體化裝置，該檢測換向裝置由電子換向器與示位永磁體配合構(gòu)成，其中電子換向器由換向元件陣列A和換向元件陣列B構(gòu)成,換向元件陣列A和換向元件陣列B由換向元件支架支撐固定，示位永磁體由示位永磁體支架支撐固定在轉(zhuǎn)軸上，換向元件陣列A和B中的干簧管在沒有示位永磁體磁場作用時(shí)的常態(tài)是斷開的，有示位永磁體磁場作用時(shí)導(dǎo)通。
文檔編號H02K29/03GK202918165SQ20122062727
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者安躍軍, 安輝, 孫丹, 閔家龍, 薛麗萍 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)