一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電的制造方法
【專利摘要】一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，其特征在于：由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙，定子由定子殼體、定子鐵芯、定子線圈、定子骨架及霍爾傳感器組成，其中霍爾傳感器固定在定子骨架上，定子線圈繞制在定子骨架上；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子襯套和永磁體組成。本發(fā)明將霍爾傳感器內(nèi)置于定子內(nèi)部，通過灌膠固化工藝使定子線圈與霍爾傳感器相對位置固定，避免了由于傳感器位置偏移導(dǎo)致的無刷電機(jī)換相偏差問題，同時由于省去了外置霍爾傳感器安裝調(diào)節(jié)的步驟，顯著提高了無刷電機(jī)的可靠性和使用便捷性。
【專利說明】一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，可用于高、低速無刷電機(jī)，適用于各 種電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 無刷電機(jī)由于省去了傳統(tǒng)直流電機(jī)的電刷輸電裝置，用電子換相取代了機(jī)械換 相，使定轉(zhuǎn)子無機(jī)械接觸，在可靠性和長壽命方面有著顯著的優(yōu)勢。
[0003] 電子換相可采用無位置傳感器方案，采用反電動勢方法獲取轉(zhuǎn)子位置，但此種方 法在低速場合效果很難實(shí)現(xiàn)。
[0004] 目前應(yīng)用較多的無刷電機(jī)采用霍爾傳感器換相，具有電路簡易、算法簡單的優(yōu)點(diǎn)。 但現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)位置傳感器一般與電機(jī)本體分離，米用外置傳感器方案，需要在電機(jī)安 裝完成后對傳感器進(jìn)行單獨(dú)安裝。由于傳感器與電機(jī)定子繞組存在角度位置關(guān)系，因此這 種安裝方式需要對霍爾傳感器進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)節(jié)，且安裝完成后可能會存在角度的偏移，容 易造成換相偏移，導(dǎo)致電機(jī)的力矩系數(shù)出現(xiàn)較大波動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種內(nèi)置霍爾傳感器的無 刷電機(jī)，使定子繞組與傳感器固化在一起，免去了調(diào)節(jié)的過程，提高了可靠性；由于傳感器 的位置精度較高，有效降低了電機(jī)的力矩波動。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，包括：定子和轉(zhuǎn)子；
[0007] 其中定子包括定子殼體、定子鐵芯、霍爾傳感器、定子線圈和定子骨架，轉(zhuǎn)子包括 永磁體、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子襯套；
[0008] 定子殼體和定子鐵芯均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，定子鐵芯過盈安裝在定子殼體內(nèi)；
[0009] 定子骨架為周向外側(cè)帶齒槽的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，定子骨架的端面沿軸線開有凹槽，霍爾 傳感器安裝在定子骨架端面的凹槽內(nèi)，所述定子骨架端面沿軸線的凹槽與霍爾傳感器的數(shù) 量均為個，霍爾傳感器按照120度電氣角度排布；
[0010] 定子線圈繞制在定子骨架周向外側(cè)的齒槽內(nèi)，霍爾傳感器、定子線圈和定子骨架 構(gòu)成繞組傳感器組件；
[0011] 繞組傳感器組件安裝在定子鐵芯內(nèi)部，定子殼體、定子鐵芯和繞組傳感器組件同 軸；
[0012] 轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子襯套均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子襯套安裝在定子鐵芯內(nèi)，永磁體均勻安 裝在轉(zhuǎn)子鐵芯的周向側(cè)壁內(nèi)，永磁體的端面與轉(zhuǎn)子鐵芯的周向外側(cè)平齊；所述永磁體的材 料為稀土永磁體，永磁體采用N、S極交替分布方式，沿徑向充磁，且充磁后進(jìn)行高溫穩(wěn)磁處 理，保證磁性能的穩(wěn)定性；
[0013] 永磁體和轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成永磁體組件，永磁體組件過盈安裝在轉(zhuǎn)子襯套內(nèi)；
[0014] 定子和轉(zhuǎn)子同軸安裝，定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙，無機(jī)械接觸。
[0015] 所述定子鐵芯選用硅鋼片、電工純鐵或1J50。
[0016] 所述定子骨架的材料為酚醒玻璃布板。
[0017] 所述定子線圈分為三組，三組線圈按120°電氣角度排布。
[0018] 所述定子骨架端面沿軸線的凹槽的形位公差精度為：±5'。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0020] (1)內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，使傳感器與電機(jī)成為一個整體，簡化了結(jié)構(gòu)，提 高了可靠性；
[0021] (2)傳感器固化在定子內(nèi)部，一旦成型后與定子繞組位置保持穩(wěn)定的角度關(guān)系，避 免了外置傳感器長時間運(yùn)行可能導(dǎo)致的位置偏離問題；
[0022] (3)定子線圈繞制在定子骨架后再將定子線圈與定子骨架組成的繞組組件安裝在 定子鐵芯內(nèi)，與傳統(tǒng)硅鋼片定子骨架先安裝后繞線的方式相比，下線操作方便。
[0023] (4)通過骨架開槽的方法使傳感器位置穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡單，且免去了反復(fù)的調(diào)試 過程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的內(nèi)置霍爾傳感器無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明的定子骨架剖面圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子剖面圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明的無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子磁路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明的一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組成，
[0030] 其中定子包括定子殼體1、定子鐵芯2、霍爾傳感器3、定子線圈4和定子骨架5,轉(zhuǎn) 子包括永磁體6、轉(zhuǎn)子鐵芯7和轉(zhuǎn)子襯套8 ;
[0031] 定子殼體1和定子鐵芯2均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，定子鐵芯2過盈安裝在定子殼體1內(nèi)；
[0032] 定子骨架5為周向外側(cè)帶齒槽的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，定子骨架5的端面沿軸線開有凹槽，霍 爾傳感器3安裝在定子骨架5端面的凹槽內(nèi)，定子線圈4繞制在定子骨架5周向外側(cè)的槽 內(nèi)，霍爾傳感器3、定子線圈4和定子骨架5構(gòu)成繞組傳感器組件；
[0033] 繞組傳感器組件安裝在定子鐵芯2內(nèi)部，之后對定子進(jìn)行灌膠或刷漆以達(dá)到保護(hù) 繞組的目的，定子殼體1、定子鐵芯2和繞組傳感器組件同軸；
[0034] 轉(zhuǎn)子鐵芯7和轉(zhuǎn)子襯套8均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子襯套8安裝在定子鐵芯2內(nèi)，永磁體 6均勻安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯7的周向側(cè)壁內(nèi)，并按照N、S極交替排列，永磁體6的端面與轉(zhuǎn)子鐵 芯7的周向外側(cè)平齊；
[0035] 永磁體6和轉(zhuǎn)子鐵芯7構(gòu)成永磁體組件，永磁體組件過盈安裝在轉(zhuǎn)子襯套8內(nèi)；
[0036] 定子和轉(zhuǎn)子同軸安裝，定子和轉(zhuǎn)子之間無機(jī)械接觸。
[0037] 本發(fā)明所用的定子鐵芯2用導(dǎo)磁性能良好的材料制成，如硅鋼片、電工純鐵、1J50 等磁性材料，定子骨架5的材料為酚醛玻璃布板，轉(zhuǎn)子鐵芯7用導(dǎo)磁性能好的電工純鐵制 成,永磁體6的材料為磁性能良好的稀土永磁體，永磁體根據(jù)電機(jī)極對數(shù)要求，采用N、S極 交替分布方式，沿徑向充磁，且充磁后需要高溫穩(wěn)磁處理，保證磁性能的穩(wěn)定性。
[0038] 如圖2所示為本發(fā)明的定子骨架5剖面圖，定子骨架5的端面沿軸線開有凹槽，形 成骨架齒和霍爾槽，骨架齒用于繞制線圈，霍爾槽用于放置和固定霍爾傳感器。定子線圈根 據(jù)節(jié)距按照三相相序繞制在骨架齒之間的槽內(nèi)，三組線圈按120°電氣角度排布，霍爾傳感 器放置在霍爾槽內(nèi)，并加以固定，三個霍爾槽按120度電氣角度排布，霍爾槽的形位公差精 度為：±5'。
[0039] 如圖3所示為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子剖面圖，8對轉(zhuǎn)子永磁體6以N、S交替排布在轉(zhuǎn)子鐵 芯7的周向側(cè)壁內(nèi)，永磁體與轉(zhuǎn)子鐵芯組成鐵芯組件，永磁體圓周以轉(zhuǎn)子襯套加以保護(hù)，使 永磁體不易受到痛碰。
[0040] 如圖4為本發(fā)明的無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子磁路示意圖，轉(zhuǎn)子磁場從永磁體6的N極出發(fā)， 沿定轉(zhuǎn)子之間的氣隙、定子線圈5、定子鐵芯2,回到定子線圈2、氣隙、永磁體6的S極、轉(zhuǎn) 子鐵芯7、永磁體6的N極，構(gòu)成閉合磁路。其中霍爾傳感器3埋在定子線圈內(nèi)部，因此可 以感應(yīng)磁場的的方向，用于檢測轉(zhuǎn)子的N、S極位置，三個霍爾傳感器分別輸出高、低電平信 號，共組成8種不同狀態(tài)，每種狀態(tài)確定一種定子通電相序，使產(chǎn)生的定子磁場盡量與轉(zhuǎn)子 磁場正交，形成連續(xù)最大轉(zhuǎn)矩。
[0041] 本發(fā)明的工作原理為：
[0042] 工作時，本發(fā)明中提出的一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)的定子部分被固定，夕卜 部設(shè)備的驅(qū)動軸穿過轉(zhuǎn)子鐵芯7,與轉(zhuǎn)子鐵芯7固定連接；
[0043] 上電工作后，外部電源給定子中的霍爾傳感器3供電，霍爾傳感器3檢測轉(zhuǎn)子的磁 場方向，確定定子中定子線圈4的通電相序，定子線圈4通電，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁場方向正交的 定子磁場；
[〇〇44] 定子和轉(zhuǎn)子之間的磁場相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的力矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過固 定連接的驅(qū)動軸驅(qū)動外部設(shè)備工作。
【權(quán)利要求】
1. 一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，其特征在于包括：定子和轉(zhuǎn)子； 其中定子包括定子殼體（1)、定子鐵芯（2)、霍爾傳感器（3)、定子線圈（4)和定子骨架 (5)，轉(zhuǎn)子包括永磁體￠)、轉(zhuǎn)子鐵芯（7)和轉(zhuǎn)子襯套（8); 定子殼體（1)和定子鐵芯（2)均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，定子鐵芯（2)過盈安裝在定子殼體（1) 內(nèi)； 定子骨架（5)為周向外側(cè)帶齒槽的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，定子骨架（5)的端面沿軸線開有凹槽，霍 爾傳感器（3)安裝在定子骨架（5)端面的凹槽內(nèi)，所述定子骨架（5)端面沿軸線的凹槽與 霍爾傳感器（3)的數(shù)量均為3個，霍爾傳感器（3)按照120度電氣角度排布； 定子線圈（4)繞制在定子骨架（5)周向外側(cè)的齒槽內(nèi)，霍爾傳感器（3)、定子線圈（4) 和定子骨架（5)構(gòu)成繞組傳感器組件； 繞組傳感器組件安裝在定子鐵芯（2)內(nèi)部，定子殼體（1)、定子鐵芯2和繞組傳感器組 件同軸； 轉(zhuǎn)子鐵芯（7)和轉(zhuǎn)子襯套（8)均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子襯套8安裝在定子鐵芯（2)內(nèi)，永磁 體（6)均勻安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯（7)的周向側(cè)壁內(nèi)，永磁體（6)的端面與轉(zhuǎn)子鐵芯（7)的周向 外側(cè)平齊；所述永磁體（6)的材料為稀土永磁體，永磁體（6)采用N、S極交替分布方式，沿 徑向充磁，且充磁后進(jìn)行高溫穩(wěn)磁處理，保證磁性能的穩(wěn)定性； 永磁體（6)和轉(zhuǎn)子鐵芯（7)構(gòu)成永磁體組件，永磁體組件過盈安裝在轉(zhuǎn)子襯套（8)內(nèi)； 定子和轉(zhuǎn)子同軸安裝，定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙（9)，無機(jī)械接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，其特征在于：所述定子鐵 芯（2)選用硅鋼片、電工純鐵或1J50。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，其特征在于：所述定子骨 架（5)的材料為酚醛玻璃布板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，其特征在于：所述定子線 圈（4)分為三組，三組線圈按120°電氣角度排布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置霍爾傳感器的無刷電機(jī)，其特征在于：所述定子骨 架（5)端面沿軸線的凹槽的形位公差精度為：±5'。
【文檔編號】H02K29/08GK104092344SQ201410286032
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】李建春, 常亞輝, 王曉瑜, 王莎莎 申請人:北京航天控制儀器研究所