一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机制造技术

本发明专利技术公开了一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机，包括：定子、转子和换向装置；转子可转动的设置在定子围成的空间内，换向装置设置在转子和定子之间；固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的定子为p对永磁体磁极，转子为星形联接的m相电枢绕组；固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的气隙磁场和电动势为梯形波，电枢电流为方波；换向装置包括电子部分和机械部分；换向装置的机械部分包含电刷和换向器，按照它们不同的组成方式，可以有p组换向片和p组电刷两种结构。本发明专利技术克服现有机电混合无弧换向多相直流方波电机的不足，特别是旋转电刷造成的动平衡和维护不便等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机
本专利技术涉及电机设计与制造
，尤其是涉及固定电刷式机电混合无弧换向直流电机。
技术介绍
目前，现有技术采用机械换向的有刷直流电机和采用电子换向的无刷直流电机均具有广泛的应用。机械换向几乎不可避免的存在火花，且极有可能产生电弧；电子换向器虽然无火花，但增加了系统成本，且控制复杂。因此，中国专利技术专利CN106685148A和中国专利技术专利CN206294034U“一种机电混合无弧换向的多相直流方波电机”提出了一种机电混合换向的无弧直流电机，该电机采用机械、电子混合换向，不需要额外的控制器和电力电子变换器，并解决了传统机械换向装置中电弧和火花问题。但该混合换向直流电机电刷和转子一同旋转，电刷磨损后存在动平衡问题，并且不便于电刷的维护和更换。另外，该混合换向直流电机的换向器由电源换向片和续流换向片组成，尺寸不同的两种换向片增加了制造成本。现有技术亟需一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机，以克服上述缺陷，避免火花或电弧的产生，动平衡和维护不便等问题。
技术实现思路
为了克服现有直流机电存在的不足，本专利技术提出了一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机，固定电刷式混合直流电机不存在动平衡问题，并且电刷的维护和更换方便。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：第一种方案为一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机其包括：定子、转子和换向装置；所述转子可转动的设置在所述定子围成的空间内，换向装置设置在所述转子和所述定子之间；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的所述定子为p对永磁体磁极，所述转子为星形联接的m相电枢绕组；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的气隙磁场和电动势为梯形波，电枢电流为方波；所述换向装置包括电子部分和机械部分；所述换向装置的机械部分包含电刷和换向器；所述电刷包含电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流电刷，所述电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流电刷根据磁极位置固定在定子侧，所述电源正极电刷放在N极中心线位置；所述正向续流电刷位置滞后N极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述电源负极电刷放在S极中心线位置；所述反向续流电刷位置滞后S极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述换向器固定在转子侧，随所述转子一同旋转；所述换向器包含p个换向片组，每个所述换向片组由m相换向片构成，彼此之间通过云母片绝缘，按圆周排布；每相所述电枢绕组连接到属于该相的p个换向片；每极每相换向片加上其前后绝缘云母片为360°/m电角度，360°/(pm)机械角度；同一极下，每相换向片互差360°/m电角度，360°/(pm)机械角度；不同极下，属于同一相的换向片互差360°电角度，360°/p机械角度。第二种方案为一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机其包括：定子、转子和换向装置；所述转子可转动的设置在所述定子围成的空间内，换向装置设置在所述转子和所述定子之间；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的所述定子为p对永磁体磁极，所述转子为星形联接的m相电枢绕组；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的气隙磁场和电动势为梯形波，电枢电流为方波；所述换向装置包括电子部分和机械部分；所述换向装置的机械部分包含p个电刷组和换向器；每个所述电刷组包含：电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流换电刷；所述电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流电刷根据磁极位置固定在定子侧，每个所述电刷组对应一对磁极；所述电源正极电刷放在N极中心线位置；所述正向续流电刷位置滞后N极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述电源负极电刷放在S极中心线位置；所述反向续流电刷位置滞后S极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述换向器固定在转子侧，随所述转子一同旋转；所述换向器由m相换向片构成，彼此之间通过云母片绝缘，按圆周排布；每相所述电枢绕组连接到属于该相的一个换向片；每相换向片加上其前后绝缘云母片的电角度和机械角度均为360°/m，每相换向片互差的电角度和机械角度也均为360°/m。优选地，p组换向片和p组电刷两种结构在一对磁极情况下完全一样。优选地，在任意磁极对数情况下，换向装置的电子部分是相同的。优选地，所述电子部分包含一套或多套续流缓冲电路，其中每套续流缓冲电路包括一个缓冲电容和正、反向两个续流桥臂，每个续流桥臂由三个二极管组成；所有的电源正极电刷连接直流电源正极，所有的电源负极电刷连接直流电源负极，所有的正向续流电刷和所有的反向续流电刷分别连接到正、反向续流桥臂的中点。本专利技术的有益效果是:1)换向装置包含一个或p个电刷组，其中一个电刷组由电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流换电刷组成。电刷根据磁极位置固定在定子侧，所以维护和更换方便，并且刷架的制造和装配简单。2)换向器包含一个或p个换向片组，其中一个换向片组由m相换向片构成。换向片数量较少，且尺寸相同，所以便于制造，且成本较低。3)换向器固定在转子侧，随转子一同旋转。换向器质量均匀，不易磨损，所以不存在旋转动平衡问题。4)对于p对极电机有p组电刷和p组换向片两种结构，可根据实际应用场合择优选择，但两种结构在在一对磁极情况下完全相同。附图说明图1是本专利技术固定电刷式机电混合无弧换向直流电机三相一对形式的电气连接图。图2是本专利技术固定电刷式机电混合无弧换向直流电机三相一对形式的结构图。图3是本专利技术固定电刷式机电混合无弧换向直流电机采用两组换向片结构的三相两对极形式的电气连接图。图4是本专利技术固定电刷式机电混合无弧换向直流电机采用两组换向片结构的三相两对极形式的结构图。图5是本专利技术固定电刷式机电混合无弧换向直流电机采用两组电刷结构的三相两对极形式的电气连接图。图6是本专利技术固定电刷式机电混合无弧换向直流电机采用两组电刷结构的三相两对极形式的结构图。图中1.换向器，2.C相换向片，3.B相换向片，4.A相换向片，5.电源正极电刷，6.正向续流电刷，7.电源负极电刷，8.反向续流电刷，9.刷架，10.C相换向片，11.B相换向片，12.A相换向片，13.电源正极电刷，14.正向续流电刷，15.电源负极电刷，16.反向续流电刷。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术宽泛实施例中：一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机其包括：定子、转子和换向装置；所述转子可转动的设置在所述定子围成的空间内，换向装置设置在所述转子和所述定子之间；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的所述定子为p对永磁体磁极，所述转子为星形联接的m相电枢绕组；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的气隙磁场和电动势为梯形波，电枢电流为方波；所述换向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机，其特征在于包括：定子、转子和换向装置；所述转子可转动的设置在所述定子围成的空间内，换向装置设置在所述转子和所述定子之间；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的所述定子为p对永磁体磁极，所述转子为星形联接的m相电枢绕组；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的气隙磁场和电动势为梯形波，电枢电流为方波；所述换向装置包括电子部分和机械部分；所述换向装置的机械部分包含电刷和换向器；所述电刷包含电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流电刷，所述电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流电刷根据磁极位置固定在定子侧，所述电源正极电刷放在N极中心线位置；所述正向续流电刷位置滞后N极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述电源负极电刷放在S极中心线位置；所述反向续流电刷位置滞后S极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述换向器固定在转子侧，随所述转子一同旋转；所述换向器包含p个换向片组，每个所述换向片组由m相换向片构成，彼此之间通过云母片绝缘，按圆周排布；每相所述电枢绕组连接到属于该相的p个换向片；每极每相换向片加上其前后绝缘云母片为360°/m电角度，360°/(pm)机械角度；同一极下，每相换向片互差360°/m电角度，360°/(pm)机械角度；不同极下，属于同一相的换向片互差360°电角度，360°/p机械角度。...

【技术特征摘要】
1.一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机，其特征在于包括：定子、转子和换向装置；所述转子可转动的设置在所述定子围成的空间内，换向装置设置在所述转子和所述定子之间；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的所述定子为p对永磁体磁极，所述转子为星形联接的m相电枢绕组；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的气隙磁场和电动势为梯形波，电枢电流为方波；所述换向装置包括电子部分和机械部分；所述换向装置的机械部分包含电刷和换向器；所述电刷包含电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流电刷，所述电源正极电刷、正向续流电刷、电源负极电刷和反向续流电刷根据磁极位置固定在定子侧，所述电源正极电刷放在N极中心线位置；所述正向续流电刷位置滞后N极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述电源负极电刷放在S极中心线位置；所述反向续流电刷位置滞后S极中心线60°电角度，60°/p机械角度；所述换向器固定在转子侧，随所述转子一同旋转；所述换向器包含p个换向片组，每个所述换向片组由m相换向片构成，彼此之间通过云母片绝缘，按圆周排布；每相所述电枢绕组连接到属于该相的p个换向片；每极每相换向片加上其前后绝缘云母片为360°/m电角度，360°/(pm)机械角度；同一极下，每相换向片互差360°/m电角度，360°/(pm)机械角度；不同极下，属于同一相的换向片互差360°电角度，360°/p机械角度。2.一种固定电刷式机电混合无弧换向直流电机，其特征在于包括：定子、转子和换向装置；所述转子可转动的设置在所述定子围成的空间内，换向装置设置在所述转子和所述定子之间；所述固定电刷式机电混合无弧换向直流电机的所述定子为p对永磁体磁极，所述转子为星形联接的m相电...

【专利技术属性】
技术研发人员：向学位，柴建云，肖曦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11