一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種測(cè)速發(fā)電機(jī)，更具體的是設(shè)及一種基于霍爾效應(yīng)的無(wú)刷式直流測(cè) 速發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型電氣裝置，其功能是把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變 換為電壓信號(hào)輸出，且輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式可分為 永磁式和電磁式兩種，其中永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的定子用永久磁鋼制成，無(wú)需勵(lì)磁繞組， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需勵(lì)磁電源、使用方便、溫度對(duì)磁場(chǎng)的影響小等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 無(wú)論是電磁式還是永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，其電樞電路包括電刷和換向片，會(huì)產(chǎn) 生相應(yīng)的接觸電阻，該接觸電阻為非線性，且隨負(fù)載電流的變化而變化，導(dǎo)致測(cè)速發(fā)電機(jī)的 輸出特性存在線性誤差。此外，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，相應(yīng)的電樞電流較小，而接觸電阻較 大，電刷壓降較大，此時(shí)測(cè)速發(fā)電機(jī)雖然有輸入信號(hào)(轉(zhuǎn)速），但輸出電壓卻很小，因而在輸 出特性上存在失靈區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。
[0005] 本發(fā)明的目的采取下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸、前端蓋及軸承、機(jī)座、定子鐵屯、、定子線 圈、霍爾元件、永磁轉(zhuǎn)子、后端蓋及軸承；
[0007] 所述定子鐵屯、固定在機(jī)座內(nèi)側(cè)，定子鐵屯、設(shè)有封閉槽，霍爾元件嵌放在封閉槽中， 定子鐵屯、另設(shè)有凹槽，定子線圈嵌放在凹槽中；所述定子線圈的兩個(gè)有效邊排放在相鄰的 兩個(gè)凹槽中，定子線圈的軸線位置與霍爾元件的平面法線位置對(duì)齊，且定子線圈的兩端分 別與對(duì)應(yīng)的霍爾元件的控制端相連;所述轉(zhuǎn)子為兩極的永久磁鋼，轉(zhuǎn)子中屯、設(shè)有通孔;所述 轉(zhuǎn)軸一端穿過(guò)前端蓋的軸承后與機(jī)座固定，另一端穿過(guò)永磁轉(zhuǎn)子中屯、通孔后與永磁轉(zhuǎn)子固 定，再穿過(guò)后端蓋的軸承后與機(jī)座固定。
[000引所述定子鐵屯、的封閉槽數(shù)為四個(gè)，在空間平均分布，相互錯(cuò)開(kāi)90度空間角。
[0009] 所述定子鐵屯、的凹槽數(shù)為四個(gè)，在空間平均分布，相互錯(cuò)開(kāi)90度空間角。
[0010] 所述定子鐵屯、的封閉槽和凹槽相互錯(cuò)開(kāi)45度空間角。
[0011] 所述永磁轉(zhuǎn)子表面氣隙的磁場(chǎng)按照正弦規(guī)律分布。
[0012] 所述四片霍爾元件的輸出端按照電勢(shì)疊加的形式，進(jìn)行相應(yīng)的正向串聯(lián)和反向串 聯(lián)。
[0013] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，由于采用無(wú)刷結(jié)構(gòu)，不存在 電刷接觸電阻造成的非線性誤差，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在低速時(shí)也能夠精確的測(cè)量轉(zhuǎn)速，不存在低 速失靈區(qū)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；
[001引圖2為無(wú)刷式直流現(xiàn)幡發(fā)電機(jī)的剖視圖；
[0016] 圖3為無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)示意圖；
[0017] 圖4為無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的定子線圈和霍爾元件的接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] W下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的實(shí)施。
[0019] 如圖1、圖2所示，一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸1、前端蓋軸承2、前端蓋3、 定子線圈4、定子鐵屯、5、機(jī)座6、霍爾元件7、永磁轉(zhuǎn)子8、后端蓋9和后端蓋軸承10。
[0020] 所述定子鐵屯、5固定在機(jī)座6的內(nèi)側(cè)，定子鐵屯、5設(shè)有封閉槽，霍爾元件7嵌放在封 閉槽中，定子鐵屯、另設(shè)有凹槽，定子線圈4嵌放在凹槽中；所述定子線圈4為四組，分別為 401、 402、403和404，每組線圈的兩個(gè)有效邊排放在相鄰的兩個(gè)凹槽中，四組線圈401、402、 403和404的軸線分別與四片霍爾元件701、702、703和704的平面法線對(duì)齊，四組線圈401、 402、 403和404分別與四片霍爾元件704、701、702和703的控制端相連。
[0021] 所述轉(zhuǎn)子8為兩極的永久磁鋼，轉(zhuǎn)子8的中屯、設(shè)有通孔;所述轉(zhuǎn)軸1的一端穿過(guò)前端 蓋3的軸承2后與機(jī)座6固定，另一端穿過(guò)永磁轉(zhuǎn)子8的中屯、通孔后與永磁轉(zhuǎn)子8固定，再穿過(guò) 后端蓋9的軸承10后與機(jī)座6固定。
[0022] 所述定子鐵屯、5的封閉槽數(shù)為四個(gè)，在空間平均分布，相互錯(cuò)開(kāi)90度空間角。
[0023] 所述定子鐵屯、5的凹槽數(shù)為四個(gè)，在空間平均分布，相互錯(cuò)開(kāi)90度空間角。
[0024] 所述定子鐵屯、5的封閉槽和凹槽相互錯(cuò)開(kāi)45度空間角。
[0025] 所述永磁轉(zhuǎn)子8表面氣隙的磁場(chǎng)按照正弦規(guī)律分布。
[0026] 所述四片霍爾元件701、702、703和704的輸出端按照電勢(shì)疊加的形式，進(jìn)行相應(yīng)的 正向串聯(lián)或反向串聯(lián)。
[0027] 如圖3、圖4所示，一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，永磁轉(zhuǎn)子8的初始位置如圖3所示， 永磁轉(zhuǎn)子8不轉(zhuǎn)時(shí)，定子線圈401、402、403和404中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于定子線圈401、402、 403和404分別與四片霍爾元件704、701、702和703的控制端相連，如圖4所示，所W霍爾元件 704、701、702和703中無(wú)霍爾電勢(shì)輸出，即不存在剩余電壓；當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子8順時(shí)針，W旋轉(zhuǎn)角 速度Q轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖3所示，永磁轉(zhuǎn)子8表面的氣隙磁場(chǎng)為
[002引 B = BmSinQt (1)，
[0029] 式中Bm為氣隙磁場(chǎng)的幅值。
[0030] 所述定子線圈401、402、403和404的氣隙磁場(chǎng)分別為
[0032] 所述線圈401、402、403和404的軸線分別與霍爾元件701、702、703和704的平面法 線對(duì)齊，如圖3所示，則穿過(guò)霍爾元件701、702、703和704的磁場(chǎng)分別為81、82、83和84。
[0033] 根據(jù)變壓器原理，定子線圈401、402、403和404中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
[0035] 式中Ki、K2、K3和K4分別為與定子線圈401、402、403和404的結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。
[0036] 線圈401與霍爾元件704的控制端相連，線圈402與霍爾元件701的控制端相連，線 圈403與霍爾元件702的控制端相連，線圈404與霍爾元件703的控制端相連，如圖4所示，貝U 霍爾元件704、701、702和703控制回路中的電流分別為
[003引式中R4、Ri、R2和R3分別為霍爾元件704、701、702和703的控制回路中的附加電阻， 如圖4所示，根據(jù)霍爾元件的工作原理，則霍爾元件704、701、702和703輸出的霍爾電勢(shì)分別 為
[0040] 式中Kh4、Kh2、Kh3和Khi分別為霍爾元件704、701、702和703的靈敏度。調(diào)節(jié)霍爾元件 704、701、702和703的控制回路中的附加電阻R4、Ri、R2、和R3，如圖4所示，使得
[0042] 所述霍爾元件704、701、702和703輸出的霍爾電勢(shì)疊加后為
[0043] Eh=Ehi+Eh2巧H3巧H4=K Q +H Q (7)，
[0044] 根據(jù)式(7)可知，總輸出的霍爾電勢(shì)與轉(zhuǎn)子角速度Q成正比。
[0045] 所述的無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，無(wú)電刷和換向片，不存在電刷和換向片的接觸電 阻，其輸出特性的線性誤差小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且在低速時(shí)也能夠精確的測(cè)量轉(zhuǎn)速，不存在失靈 區(qū)。
[0046] 實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸、前端蓋及軸承、機(jī)座、定子鐵心、定子線圈、 霍爾元件、永磁轉(zhuǎn)子、后端蓋及軸承； 其特征在于:所述定子鐵心固定在機(jī)座內(nèi)側(cè)，定子鐵心設(shè)有封閉槽，霍爾元件嵌放在封 閉槽中，定子鐵心另設(shè)有凹槽，定子線圈嵌放在凹槽中；所述定子線圈的兩個(gè)有效邊排放在 相鄰的兩個(gè)凹槽中，定子線圈的軸線位置與霍爾元件的平面法線位置對(duì)齊，且定子線圈的 兩端分別與對(duì)應(yīng)的霍爾元件的控制端相連;所述轉(zhuǎn)子為兩極的永久磁鋼，轉(zhuǎn)子中心設(shè)有通 孔;所述轉(zhuǎn)軸一端穿過(guò)前端蓋的軸承后與機(jī)座固定，另一端穿過(guò)永磁轉(zhuǎn)子中心通孔后與永 磁轉(zhuǎn)子固定，再穿過(guò)后端蓋的軸承后與機(jī)座固定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，其特征在于:定子鐵心的封閉槽 數(shù)為四個(gè)，在空間平均分布，相互錯(cuò)開(kāi)90度空間角。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，其特征在于:定子鐵心的凹槽數(shù) 為四個(gè)，在空間平均分布，相互錯(cuò)開(kāi)90度空間角。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，其特征在于:定子鐵心的封閉槽 和凹槽相互錯(cuò)開(kāi)45度空間角。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，其特征在于:永磁轉(zhuǎn)子表面氣隙 的磁場(chǎng)按照正弦規(guī)律分布。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，其特征在于：四片霍爾元件的輸 出端按照電勢(shì)疊加的形式，進(jìn)行相應(yīng)的正向串聯(lián)或反向串聯(lián)。
【專(zhuān)利摘要】一種無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸、前端蓋及軸承、機(jī)座、定子鐵心、定子線圈、霍爾元件、永磁轉(zhuǎn)子、后端蓋及軸承。其中定子鐵心固定在機(jī)座內(nèi)側(cè)，定子鐵心設(shè)有封閉槽，霍爾元件嵌放在封閉槽中，定子鐵心另設(shè)有凹槽，定子線圈嵌放在凹槽中；定子線圈的軸線位置與霍爾元件的平面法線位置對(duì)齊，且定子線圈的兩端分別與對(duì)應(yīng)的霍爾元件的控制端相連；轉(zhuǎn)子為兩極的永久磁鋼，轉(zhuǎn)子中心設(shè)有通孔，轉(zhuǎn)軸一端穿過(guò)前端蓋的軸承后與機(jī)座固定，另一端穿過(guò)永磁轉(zhuǎn)子中心通孔后與永磁轉(zhuǎn)子固定，再穿過(guò)右端蓋的軸承后與機(jī)座固定。本發(fā)明的無(wú)刷式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，輸出特性的線性誤差小，無(wú)剩余電壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在低速時(shí)也能夠精確的測(cè)量轉(zhuǎn)速，不存在失靈區(qū)。
【IPC分類(lèi)】H02K11/215, H02K29/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105634234
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511035329
【發(fā)明人】趙浩, 馮浩, 丁立軍
【申請(qǐng)人】趙浩
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日