專利名稱：機械換相磁阻電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的磁阻電機，尤其是能以機械換相激磁系統(tǒng)替代電子換相激磁系統(tǒng)，建立步進磁場。
目前，公知的開關磁阻電動機調速系統(tǒng)由電動機和電子控制器兩部分組成。電子控制器是采用電子元器件組成的顯示、控制、驅動和功率變換電路。功率變換電路供給磁組電機各相繞組脈沖電流激磁，產生步進磁場吸引轉子旋轉。由位置傳感器輸出轉子凸極位置信息，經控制電路的邏輯處理變成功率電路主開關的觸發(fā)信號來控制電機轉速，實現無級調速。
上述電機存在三個問題一是必須配備電子控制器才能工作。由于控制器的元器件系采用集成電路模塊，尤以主開關元件IGBT必須依賴進口貨，所以造價昂貴，用戶難以承受；二是可靠性低，由于元器件質量差，尤其主開關元件過電流能力低容易損壞；三是低速運轉時，因用斬波控制電流存在較大的振動和噪聲，影響使用。
本實用新型的目的是提供一種機械換相激磁系統(tǒng)替代電子換相激磁系統(tǒng)。它不僅具備開關磁阻電動機調速功能，而且無需主開關元件、位置傳感器和電子控制器，只要調節(jié)電刷的位移角就能實現無級調速、正反轉和制動。
本實用新型的目的是這樣實現的在雙凸極鐵心的磁阻電機內的定子上裝有正負極性可調位移角的換相電刷和導流電刷。轉子軸上裝有一對正負極性的帶有換相片的換相器。電刷和換相器各自按同性同相對應接觸。
換相電刷和導流電刷被裝在具有恒壓彈簧的刷握內，并固定在共用的同一個刷桿上，能夠同步地微調電刷的位移角度。
換相器由換相導流環(huán)(或換相環(huán)與導流環(huán))利用熱固性塑料熱壓成圓柱形或圓盤形的實體。
換相片與導流環(huán)(或圓環(huán))均等分布地聯結為一體，呈爪形。換相片的分度值等于磁組電機的步距角αp。一對正負極換相器組裝在轉軸上的方位依據換相片a與b之間的分界線與轉子凸極軸中線重合為基準，其換相片按順時針方向交錯排列的相序和繞組相序一致。
換相電刷寬度bs限于αp≤bs≤2αp之間，并置于定子磁極的位置接觸于換相片。導流電刷寬度和位置角度不限，各自接觸于相應的導流環(huán)表面。
設取換相電刷寬度趨近30°，并按其中線位于定子磁極軸中線作為原點0°，則過原點沿反時針方向電刷位移角為正角α，過原點沿順時針方向電刷位移角為負角-α。
當換相電刷位于-15°≤α≤15°之間時，在直流電壓作用下，正負換相電刷接觸的換相片正好導通相繞組的激磁使電機處于制動狀態(tài)。
當電刷位于15°≤α≤30°位置時，使電機轉子沿順時針方向旋轉。
當換相電刷位于-30°≤α≤-15°位置時，使電機沿反時針方向旋轉。
由于采用上述方案，只需調節(jié)換相電刷位移角度就能使直流通過機械換相器轉變成脈沖電流，按周期性適時換相供各相繞組激磁產生步進磁場吸引轉子正反旋轉或制動，達到機械換相替代電子換相的目的。具有高效節(jié)能、結構簡單、安全可靠、適應國情的特點。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明

圖1是定子串聯繞組機械換相磁阻電機的結構原理圖。
圖2是轉子串聯繞組機械換相磁阻電機的結構原理圖。
圖3是轉子并聯繞組機械換相磁阻電機的結構原理圖。
圖4是圖1實施例的圓柱形換相器縱剖面構造圖。
圖5是圖4中零件項32換相導流環(huán)。
圖6是圖2實施例的圓柱形換相器縱剖面構造圖。
圖7是圖6中零件項36換相環(huán)。
圖8是圖3實施例的圓柱形換相器縱剖面構造圖。
在圖1中，定子(2)設有8個磁極，每個磁極繞有一個線圈，沿順時針方向排列相序為A、B、C、D、A′、B′、C′、D′；轉子(21)有6個磁極，無繞組。一對正負極換相器配置2只換相電刷(4)和(5)及4只導流電刷(28)、(29)、(30)、(31)。
定子繞組接線是將位于徑向相對的兩個同極性的線圈，按尾接尾接成一相，共接成A、B、C、D四相繞組，相間閉環(huán)串聯接。在定子鐵心(2)凸極A相繞組(3)的正端與截流二極管(6)的負極相連接，B相繞組(8)的正端與截流二極管(7)的負極相連接。二極管(6)正極、二極管(7)正極、B相導流電刷(29)與續(xù)流二極管(10)的負極電連結為正電位點b。二極管(10)的正極連接于換相電刷(4)上。同理，C相繞組(13)的正端與截流二極管(14)的負極相連接，D相繞組(16)的正端與截流二極管(15)的負極相連接。二極管(14)正極、二極管(15)正極、D相導流電刷(31)與續(xù)流二極管(12)的負極電連結為正電位點d。二極管(12)的正極連接于換相電刷(4)上。A相繞組(3)負端、D相繞組(16)負端、A相導流電刷(28)與續(xù)流二極管(19)正極電連結為負電位點a。二極管(19)的負極連接于換相電刷(5)上。B相繞組(8)負端、C相繞組(13)負端、C相導流電刷(30)與續(xù)流二極管(20)正極電連結為負電位點c。二極管(20)的負極連接于換相電刷(5)上。負極換相電刷(4)接觸于a換相片(9)和c換相片(11)。正極換相電刷(5)接觸于d換相片(17)和b換相片(18)。A相導流電刷(28)接觸于A相導流環(huán)(24)，B相導流電刷(29)接觸于B相導流環(huán)(25)，C相導流電刷(30)接觸于C相導流環(huán)(26)，D相導流電刷(31)接觸于D相導流環(huán)(27)。正極換相電刷(5)與負極換相電刷(4)的兩端并接一個大容量的電容(1)吸收續(xù)流，將線圈中剩余磁能轉變電能向電源反饋。
在圖2中，定子(2)設有6個磁極，無繞組；轉子(21)有8個磁極，每個磁極繞有一個線圈，沿反時針方向排列相序為A、B、C、D、A′、B′、C′、D′。一對正負極換相器配置2只換相與導流通用的電刷(4)和(5)。
轉子繞組接線是將位于徑向相對的兩個同極性的線圈，按尾接尾接成一相，共接成A、B、C、D四相繞組，相間閉環(huán)串聯接。在轉子鐵心(21)凸極A相繞組(3)的正端與截流二極管(6)的負極相連接，B相繞組(8)的正端與截流二極管(7)的負極電連接。二極管(6)正極、二極管(7)正極、b換相片(18)與續(xù)流二極管(10)的負極電連結為正電位點b。二極管(10)的正極連接于負極導流環(huán)(22)上。同理，C相繞組(13)的正端與截流二極管(14)的負極相連接，D相繞組(16)的正端與截流二極管(15)的負極相連接。二極管(14)正極、二極管(15)的正極、d換相片(17)與續(xù)流二極管(12)的負極電連結為正電位點d。二極管(12)的正極連接于負極導流環(huán)(22)上。A相繞組(3)負端、D相繞組(16)負端、a換相片(9)與續(xù)流二極管(19)正極電連結為負電位點a。二極管(19)的負極連接于正極導流環(huán)(23)上。B相繞組(8)負端、C相繞組(13)負端、c換相片(11)與續(xù)流二極管(20)的正極電連結為負電位點c。二極管(20)的負極連接于正極導流環(huán)(23)上。負極換相電刷(4)接觸于a換相片(9)和c換相片(11)及負極導流環(huán)(22)。正極換相電刷(5)接觸于d換相片(17)和b換相片(18)及正極導流環(huán)(23)。正極換相電刷(5)與負極換相電刷(4)兩端并接電容(1)。
在圖3中，定子(2)設有4個磁極，無繞組；轉子(21)有6個磁極，每個磁極繞有一個線圈，沿反時針方向排列相序為A、B、C、A′、B′、C′。一對正負極換向器配置2只換相與導流通用的電刷(4)和(5)。
轉子繞組接線是將位于徑向相對的兩個同極性線圈，按尾接尾接成一相，共接成A、B、C三相繞組，相間開環(huán)并聯接。在轉子鐵心(21)凸極A相繞組(3)的正端與續(xù)流二級管(12)的負極、a正極換相片(38)電連接，二極管(12)的正極連接于負極導流環(huán)(22)上。A相繞組(3)的負端與續(xù)流二極管(19)的正極、a′負極換相片(41)電連接，二極管(19)的負極連接于正極導流環(huán)(23)上。B相繞組(8)的正端與續(xù)流二極管(44)的負極、b正極換相片(39)電連接，二極管(44)的正極連接于負極導流環(huán)(22)上。B相繞組(8)的負端與續(xù)流二極管(10)的正極、b′負極換相片(42)電連接，二極管(10)的負極連接于正極導流環(huán)(23)上。C相繞組(13)的正端與續(xù)流二極管(45)的負極、C正極換相片(40)電連接，二極管(45)的正極連接于負極導流環(huán)(22)上。C相繞組(13)的負端與續(xù)流二極管(20)的正極、c′負極換相片(43)電連接，二極管(20)的負極連接于正極導流環(huán)(23)上。負極換相電刷(4)接觸于a′、b′、c′負極換相片(41)、(42)、(43)及負極導流環(huán)(22)。正極換向電刷(5)接觸于a、b、c正極換向片(38)、(39)、(40)及正極導流環(huán)(23)。正極換向電刷(5)與負極換向電刷(4)兩端接電容(1)。
在圖4中，一對換相導流環(huán)(32)相對交錯配合，兩者間墊入具有開口槽的絕緣墊板(33)，借助模具用熱固性壓塑料(34)熱壓成實體的換向器，外直徑Ф70mm，長度55mm，軸孔Ф20mm。其中用黃銅材料制作的換相導流環(huán)(32)，寬度13mm，延伸出換相片長為17mm，角度15°。6只換相片均等分布被導流環(huán)聯結為一體，呈爪形，見圖5所示。
在圖6中，換相環(huán)(36)、導流環(huán)(22或23)分別焊接連接片(37)。一對帶有連接片的換相環(huán)相對交錯配合，并與環(huán)形絕緣墊(35)及帶有連接片的導流環(huán)(22或23)借助模具用熱固性壓塑料(34)熱壓成為實體的換相器，外直徑Ф70mm，長度40mm，軸孔Ф20mm。其中用黃銅材料制作的換相環(huán)(36)的換相片長度17mm，角度15°。6只換相片均等分布被圓環(huán)聯結為一體，呈爪形，見圖7所示。
在圖8中，換相環(huán)(36)、導流環(huán)(22或23)分別焊接連接片(37)。用三只帶有連接片的換相環(huán)(36)交錯組合一起，相鄰換相片間墊入云母板(46)，并與環(huán)形絕緣墊(35)及帶有連接片的導流環(huán)(22或23)借助模具，用熱固性壓塑料(34)熱壓成為實體的換相器，外直徑Ф70mm，長度50mm，軸孔Ф20mm。其中用黃銅材料制作的換相環(huán)(36)的換相片長度為16mm，角度30°。4只換相片均等分布被圓環(huán)聯結為一體，呈爪形。
權利要求1.一種機械換相磁阻電機，在機殼內由定子和轉子的凸極鐵心、多相繞組、轉軸、軸承等構成，其特征是定子裝有正負極性可調節(jié)位移角的換相電刷和導流電刷；轉子軸上裝有一對正負極性帶有換相片的換相器，電刷與換相器各自按同性同相對應接觸。
2.根據權利要求1所述的磁阻電機，其特征是換相電刷和導流電刷被裝在具有恒壓彈簧的刷握內，并固定在共用的同一個刷桿上，能夠同步地微調電刷的位移角度。
3.根據權利要求1所述的磁阻電機，其特征是換相器由換相導流環(huán)或換相環(huán)與導流環(huán)，利用熱固性塑料熱壓成圓柱形或圓盤形的實體。
4.根據權利要求1所述的磁阻電機，其特征是換相片與導流環(huán)或圓環(huán)應均等分布地聯結為一體，呈爪形。
5.根據權利要求1所述的磁阻電機，其特征是偶數相繞組之間接線為閉環(huán)串聯接；任意相繞組之間接線為開環(huán)并聯接。
專利摘要本實用新型屬于電機技術領域。一種在電機殼內由雙凸極鐵心、多相繞組、可調位電刷、正負極換相器及整流器等構成機械換相激磁系統(tǒng),能替代電子換相激磁系統(tǒng),使大功率直流轉變成脈沖電流,按周期性適時換相供各相繞組激磁產生步進磁場吸引轉子旋轉。無需主開關元件、位置傳感器和電子控制器,只要微調電刷位移角度就能實現無級調速、正反轉、頻繁起動和制動。具有高效、簡單、可靠、適用的特點。
文檔編號H02K23/20GK2288546SQ9622261
公開日1998年8月19日 申請日期1996年9月9日 優(yōu)先權日1996年9月9日
發(fā)明者孫學政 申請人:孫學政