專利名稱：無刷印制繞組永磁直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用印制電路制成繞組的無刷永磁直流電機(jī)，它能廣泛應(yīng)用于紡織、軍工，自動(dòng)精密儀器和家電等領(lǐng)域，屬電力系統(tǒng)動(dòng)力領(lǐng)域。
美國(guó)專利US－3737697號(hào)和歐洲專利EP－0374805號(hào)公開了轉(zhuǎn)子用印刷電路制作的印制繞組電機(jī)，(見

圖1、2)，其主要特征是印刷電路板采用沖壓成形，線圈繞組為96 4線圈邊6極，定子用單邊、單體磁鋼組合而成，使用碳刷引入電流，電刷換向，采用上述方法制造印制繞組電機(jī)，主要存在下列缺點(diǎn)(1)單邊磁鋼對(duì)轉(zhuǎn)子不可避免地會(huì)產(chǎn)生單向磁拉力，由于轉(zhuǎn)子與定子之間，必須保持一定距離氣隙、距離太小，動(dòng)子和轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生摩擦，氣隙距離太大，磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱，電機(jī)動(dòng)力下降，因此制造和裝配電機(jī)需要保證一定的精度，增加了生產(chǎn)難度。(2)采用電刷換向，與電刷接觸的銅片轉(zhuǎn)子因相互磨損，轉(zhuǎn)子壽命較短；轉(zhuǎn)子與電刷之間會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱和產(chǎn)生火花，從而升高電機(jī)內(nèi)部溫度和對(duì)電器產(chǎn)生干攏；增大了運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力。同時(shí)由于炭刷的磨損，磨下來的粉會(huì)引起線圈短路等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種制作電樞線圈的工藝，使電樞線圈的物理性能更穩(wěn)定，同時(shí)采用整體雙邊永磁鋼，銷除并平衡電樞與定子之間存在單邊磁拉力，避免電樞端面搖擺而與磁鋼產(chǎn)生相擦現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提出一種無刷的印制繞組電機(jī)，它是改變傳統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)，定子不動(dòng)的概念，使轉(zhuǎn)子不動(dòng)，定子旋轉(zhuǎn)，從側(cè)消除由于炭刷與轉(zhuǎn)子之間的摩擦帶來的各種缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是通過下列方法和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的按設(shè)計(jì)的要求，先繪制出由輻射線及漸開線共同構(gòu)成的導(dǎo)線線圈平面圖形，其導(dǎo)線數(shù)最好為107條4線圈邊10極，把放大繪制的黑白圖縮小為符合設(shè)計(jì)尺寸大小的陰紋底板(黑底白線底板)，再用陰紋底板通過印象盒復(fù)印成供轉(zhuǎn)子線圈板(即電解銅箔基片)感光落樣用SO軟片陰紋板(白底黑線條板)，通過照相制板，在電解銅箔(含銅99.99％)基片上感光落樣制作耐蝕圖形，經(jīng)腐蝕后得到具有按設(shè)計(jì)要求繪制圖樣的單面片。將單面片表面油脂清除后，調(diào)整好導(dǎo)條間距，經(jīng)和熱至165～175℃，加壓至100Kg／cm2并保持20～30分鐘的熱壓整平工序后，再將帶膠的絕緣玻璃絲布放置于兩個(gè)單面片之間，兩塊單面片的導(dǎo)條對(duì)齊經(jīng)加熱至165～175℃，加壓至50Kg／cm2，并保持1～1.5小時(shí)后取出，焊接兩個(gè)單片內(nèi)孔端和外延端對(duì)齊的導(dǎo)條，從而制得一個(gè)印制繞組線圈，按上述工序，將兩個(gè)或者數(shù)個(gè)印制繞級(jí)線圈壓制焊接成一定設(shè)計(jì)要求規(guī)格的薄片印制繞組線圈電樞。
用本實(shí)用新型工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是與電樞固定連接的固定軸上套裝上二個(gè)軸承，軸承上連接有磁鋼架，磁鋼架的內(nèi)部對(duì)稱地裝有二塊環(huán)形磁永磁磁鋼；磁鋼架上的傳動(dòng)軸與本裝置機(jī)殼之間有滾動(dòng)軸承，電機(jī)機(jī)殼相應(yīng)部位裝有一個(gè)由磁敏元件(或者光敏元件)和大功率三極管(或者可控硅)等元件共同構(gòu)成的無觸點(diǎn)開關(guān)電路，本裝置的電源線可直接與轉(zhuǎn)子固定連接。在上述所述磁鋼架內(nèi)裝有的二塊環(huán)形永磁磁鋼，是通過整塊環(huán)形永磁磁體、按設(shè)計(jì)要求分區(qū)域地充磁、使環(huán)形磁鋼上形成具有若干個(gè)N極或S極的環(huán)形磁鋼，在環(huán)形磁鋼的N極(或者S極)下須裝上一段隔磁材料或光盤。本實(shí)用新型的特征在于無觸點(diǎn)開關(guān)電路是由磁敏元件或者光敏元件，與大功率三極管或者可控硅電阻，電容共同構(gòu)成。
由于本實(shí)用新型裝置內(nèi)裝有兩塊充過磁的永磁環(huán)形磁鋼，因此在兩個(gè)磁鋼之間存在磁場(chǎng)，當(dāng)電樞通電后，磁場(chǎng)對(duì)電樞產(chǎn)生作用力，電樞被固定，磁鋼在反作用力作用下旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，為了隨時(shí)保持磁鋼的反作用力，須用磁敏元件隨時(shí)測(cè)出磁鋼的N極和S極、經(jīng)無觸點(diǎn)開關(guān)電路控制，及時(shí)改變流入轉(zhuǎn)子線圈電流方向，磁鋼才會(huì)連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。
以下結(jié)合附圖就本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的特性并不只限此例。
圖1為美國(guó)專利US－3737697號(hào)公開的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為歐洲專利EP－0374805號(hào)公開的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型印制繞組線圈的繪制圖樣類型示意圖；圖5為本實(shí)用新型電樞截面示意圖；圖6為本實(shí)用新型永磁磁鋼體上充磁區(qū)域示意圖；圖7 a、為光敏元件使用的無觸點(diǎn)開關(guān)電路；b、為磁敏元件使用的無觸點(diǎn)開關(guān)電路；圖8 a、為光敏元件使用在本實(shí)用新型裝置上的示意圖；b、為磁敏元件使用在本實(shí)用新型裝置上的示意圖；采用0.3毫米厚的紫銅帶經(jīng)表面打毛精沖成型后用照相制板的方法，將圖4所繪圖案印制在銅片上得單面片再將單面片表面脂清潔處理(即用堿溶液去油脂處理－去污粉刷洗－流水刷洗烘干)再調(diào)整導(dǎo)條間距，加熱至100～165Kg／cm2加壓，保持20分鐘后的熱壓整平工藝取出，把帶膠的絕緣玻璃絲布(含膠量40～44％，可溶性＞90％，揮發(fā)物含量＜0.2％，流動(dòng)度14～22)放置于兩塊單面片之間對(duì)齊單面片上各導(dǎo)線的頭尾經(jīng)加熱至175℃，加壓至50Kg／cm2，保持1小時(shí)后，取出后焊接內(nèi)圈和外圈，制成單個(gè)線圈，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和輸出功率要求，把數(shù)個(gè)(至少兩個(gè))線圈之間用同樣的工藝制作，得到印制線圈電樞。
按發(fā)明裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖安裝本裝置，電源線從與電樞固定連接的固定軸內(nèi)引入，直接焊接在電樞線圈線頭上，環(huán)形永磁磁鋼經(jīng)分區(qū)域充磁后，分區(qū)域涂上隔磁材料對(duì)稱地安裝在磁鋼架內(nèi)部，無觸點(diǎn)開關(guān)電路安裝在電機(jī)機(jī)殼外部，通電后，T1、T4飽和導(dǎo)通，T2、T3截止時(shí)電流由A流向B，當(dāng)T1、T4截止，T2、T3飽和導(dǎo)通時(shí)，電流由B流向A，磁鋼架在磁場(chǎng)反作用力轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)電路隨時(shí)檢測(cè)磁鋼磁極，不斷控制變化電流方向，保證轉(zhuǎn)動(dòng)軸不間斷轉(zhuǎn)動(dòng)。
本裝置電樞由于采用照相蝕刻方法制作銅導(dǎo)條(即線圈邊)，因此能保證大量生產(chǎn)制造的精度，同時(shí)采用環(huán)形雙磁鋼和不用炭刷的方法，消除炭刷帶來的弊病，增加電機(jī)的使用壽命。應(yīng)用本實(shí)用新型方法，根據(jù)不同的使用情況，可生產(chǎn)制作1瓦至幾百瓦的印刷繞組無刷直流電機(jī)，可廣泛用于各種機(jī)器和儀表上。
本裝置具有機(jī)械慣性小，后動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍寬，電樞電感小，散熱好，耗銅省，體積小等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于紡織行業(yè)，機(jī)械行業(yè)、交通行業(yè)、儀表行業(yè)，家用電器行業(yè)等領(lǐng)域。
1－電樞轉(zhuǎn)子殼；2－導(dǎo)板；3－磁鋼；4－電刷；5－電機(jī)外殼；6－轉(zhuǎn)動(dòng)軸；7－電機(jī)外殼；8－電樞轉(zhuǎn)子；9－電刷；10－轉(zhuǎn)動(dòng)軸；11－磁鋼；501－固定軸；502－滾動(dòng)軸承；503－電樞；504－磁鋼；505－滾動(dòng)軸承；506－轉(zhuǎn)動(dòng)軸；507－電樞單面片；508－電動(dòng)外殼；509－磁鋼架；510－線圈導(dǎo)條；511－孔洞；512－隔磁材料；513－磁敏元件；514－光盤。
權(quán)利要求1.一種無刷印刷制繞組永磁直流電機(jī)，由盒蓋(508)、盒體(508)、電樞(503)、磁鋼(504)轉(zhuǎn)動(dòng)軸(506)組成，其特征在于與電樞(503)固定連接的固定軸(501)上套裝有二個(gè)軸承(502)，軸承上連接有磁鋼架，磁鋼架的內(nèi)部對(duì)稱地裝有二塊環(huán)形永磁磁鋼(504)，磁鋼架上的傳動(dòng)軸(506)與電機(jī)機(jī)殼(508)之間裝有滾動(dòng)軸承(505)，電機(jī)機(jī)殼內(nèi)裝有一個(gè)由磁敏元件或者光敏元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)電路，電源線直接與電樞(503)固定連接。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷印制繞組永磁直流電機(jī)，其特征在于磁鋼(504)為環(huán)形整體永磁磁鋼，磁鋼按設(shè)計(jì)要求分區(qū)域充磁，形成具有若干N極或S極的磁鋼體，在N極或者S極下裝有一段隔磁材料(512)或光盤(514)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無刷印制繞組永磁直流電機(jī)，其特征在于無觸點(diǎn)開關(guān)電路是由磁敏元件或者光敏元件，與大功率三極管或者可控硅電阻，電容共同構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種無刷印制繞組永磁直流電動(dòng)機(jī)，屬動(dòng)力流電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，本實(shí)用新型電樞采用照相蝕刻方法制成一定圖案銅導(dǎo)條(即線圈邊)，用四層至六層經(jīng)熱壓、焊接后構(gòu)成波繞組(轉(zhuǎn)子)片，電源線固定焊接在轉(zhuǎn)子上，磁場(chǎng)由環(huán)形整體分段充過磁的磁鋼構(gòu)成，利用磁場(chǎng)與電流的反作用，使磁鋼旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。本裝置由于取消炭刷磨擦帶來的各種弊端，增加了電機(jī)的使用壽命，本裝置可廣泛用于紡織，儀表，機(jī)械、交通、工業(yè)、自動(dòng)化和家用電器等領(lǐng)域，有巨大的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)H02K29/00GK2119045SQ9220280
公開日1992年10月14日 申請(qǐng)日期1992年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月14日
發(fā)明者齊慶南, 曾立敏, 徐解來 申請(qǐng)人:齊慶南, 曾立敏, 徐解來, 納世清