永磁无刷直流电动机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型直流电动机，属动力电机技术领域。本实用新型专利技术主要由整体组装式主永磁转子、副永磁转子、定子铁芯、定子电枢、触发磁极和转子位置传感器组成。通过控制主永磁转子的极数、定子电枢的绕组数和传感器张角之间的位置关系，保护电动机能在任意位置启动。本实用新型专利技术可用于无刷直流无级调速电动机、步进电机和可编程电动机等。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种新型直流电动机，属动力电机
目前，通用的永磁直流电动机，采用永磁定子式结构，例如目前中国生产的FC－1、SYL、LY、CYD等系列的永磁直流电动机。这种结构中永磁体磁极位于机座上，旋转的电枢即转子，通过换向器和其表面用弹簧压合的电刷与直流电源连接，因此很难实现无刷化。由于电刷与换向器表面的换向片滑动接触，产生机械磨损和电火花，因此，经过一段使用后，换向器表面氧化，光洁度下降，使换向器与电刷之间的接触电阻增大、温升增加，容易损坏，而换向器的修复很困难，影响正常使用。而且这种结构会增大电机的外形尺寸，不能充分发挥永磁材料的优良特性、运行和控制性能较差。本技术的目的在于，在保证直流电动机起动转矩大，调速性能好等优点的前提下提供一种永磁无刷直流电动机，采用一种结构简单紧凑、永磁材料用量少，成本价格低廉、能有效防止永磁材料氧化的组装式永磁转子，以及一种由转子位置传感器和开关电路控制的电子换向式无刷直流电动机，能任意位置启动，以代替目前由若干个换向片组成的机械式换向的普通直流电动机。本技术的内容是永磁无刷直流电动机，由主永磁转子、定子铁芯、定子电枢、副永磁转子、触发电极和转子位置传感器组成。主永磁转子包括永磁铁芯、转子轴和左右端盖。永磁铁芯由硅钢片和长条形永磁体组成，硅钢片为内部带有成对均匀布置的细槽的整体结构，长条形永磁体插入硅钢片的细槽中，永磁铁芯紧装在转子轴上，左右端盖将其压紧、固定并密封。转子位置传感器的夹角β与定子电枢的相数m和主永磁转子的极数P之间的关系是β＝2π／mp，触发磁极的张角α比传感器的夹角β大9％～11％。由于正副永磁转子同轴布置，位于副永磁转子上的触发磁极触发电动机机座上的转子位置传感器，并由传感器产生连续的或脉冲信号，开关电路将此信号放大后输出，得到的输出信号使相应的定子电枢通过直流电流，使永磁转子连续旋转。 附图说明 图1为整体结构的硅钢片。图2为本技术结构示意图。图3为触发磁极和传感器位置关系图。图4为本技术一个实施例的工作过程。图5为本技术一个实施例中，电机任意位置起动的传感器布置图。以下结合附图，详细介绍本技术的内容。图2是本技术结构示意图。图中1是硅钢片，2是长条形永磁铁，3是转子轴，4是轴套(当转子轴为导磁材料时，必须用不导磁的轴套，而当转子轴本身为不导磁材料时，就可以取消轴套)，5、6分别为左右端盖，7是转子位置传感器，8是触发磁极，9是 副永磁转子，10是电动机机座，11是定子电枢，12是定子铁芯。把预先切向充磁的长条形永磁体2插入部分重叠的硅钢片1的细槽中，以长条形永磁体兼作定位条，再依次把其余的硅钢片紧装在转子轴3或轴套4上，最后用左右端盖5、6将重叠的硅钢片压紧、固定并密封，制成永磁转子。触发磁极8位于副永磁转子9上，传感器7位于机座10上。图3是触发磁极和转子位置传感器的位置关系图。图中，α是触发磁极的张角，β是传感器之间的夹角。在进行电动机设计时，一旦选定了定子电枢的相数m和主永磁转子的极数p，那末转子位置传感器的夹角β与二者的关系必须满足式β＝2π／mp，式中，m可以为2、3、4、5，P可以为2、4、6、8、10中的任意一个数。当传感器的位置确定后，触发磁极的张角α比β大9％～10％。图4是本技术的一个实施例。采用钕铁硼作永磁体材料，用霍耳片作转子位置传感器，霍耳片H1、H2、H3用粘接方法固定在机座10上，M1、M2为触发磁极。取定子电枢相数为三相，主永磁转子的极数为2。霍耳片之间的夹角β为60°，触发磁极的张角为66°。触发磁极M1、M2与一对主磁极N－N的中心位于转子的同一条母线上。设电机定子电枢11、霍耳片、触发磁极和主永磁转子的初始位置如图4a、a′、a″所示。由于触发磁极张角α正好与霍耳片H1相对(图a″)，即触发磁极M1感应霍耳片H1，使之产生霍耳电势UA，经过电子放大电路，产生足以启动开关元件T1的信号电压UA′，因而线圈绕组AA′导通，并在AA′绕组中产生磁势FS。此时永磁转子的二对极位置如图a′a所示，磁势FS与二对极磁势相互作用，使电机转子按顺时针方向开始转动。如图4b所示，当电机转子转过π／3时，由于副永磁转子的触发磁极M1也转过π／3，正好与H2相对，使之产生霍耳电热UB，经过电子线路，产生足以启动开关元件T2的信号电压UB′，使线圈绕阻BB′导通。由于触发磁极M1与H2相对，从而脱离H1，因而UA控制的线圈AA′自动断开，处于截止状态，没有磁势产生。而BB′中由于线圈导通，产生如磁势FS。与此同时，由于转子主磁极。N－N与触发磁极M1同轴转动，两对主磁极N－S也转过π／3而与线圈BB′相对，在排斥力的作用下，使电机转子按顺时针方向继续转动。如图4C所示，当电机转子又转过π／3时，触发磁极M1正好与H3相对，而脱离H2，根据同样道理，T3所控制的线圈绕组CC′导通，产生磁势FS，使电机按顺时针方向不断转动下去。在本实施例中，采取以下三个措施解决电机的任意位置启动问题。(1)使触发磁极(8)所覆盖的圆心角略大于60°，在60°～70°之间寻找最佳值。(2)尽量增加每相绕组的匝数及覆盖面积。(3)保证霍耳片传感器、触发磁极、绕组、转子两对主磁极的对称轴线完全重合，简称“四对齐”。如图5所示，其中H1与AA′为一组，H2与BB′为一组，H3与CC′为一组。同时触发磁极M1、M2与两对主磁极中的N－N极相对应。这样，无论两对极转子的N－N极处于什么位置，由于M1(或M2)与之在同一条轴线上，M1(或M2)可与某一霍耳片相对，从而激发霍耳电势，该霍耳片控制的定子绕组正好也在同一轴线上，其产生的磁势FS正好与转子的N－N极作用，使电机立刻启动。权利要求1.一种永磁无刷直流电动机，由主永磁转子、定子铁芯、定子电枢、副永磁转子、触发电极和转子位置传感器组成，其特征在于其中的主永磁转子包括永磁铁芯、转子轴和左右端盖，永磁铁芯由硅钢片和长条形永磁体组成，硅钢片为整体结构，内部带有成对均匀布置的细槽，长条形永磁体插入硅钢片的细槽中，永磁铁芯紧装在转子轴上，左右端盖将其压紧，固定并密封。2.一种如权利要求1所述的永磁无刷直流电动机，其特征在于其中所述的转子位置传感器的夹角与定子电枢的相数m和主永磁转子的极数p是之间的关系是β＝2π／mp，所述的触发磁极的张角比传感器的夹角大9％～11％。专利摘要本技术涉及一种新型直流电动机，属动力电机
本技术主要由整体组装式主永磁转子、副永磁转子、定子铁芯、定子电枢、触发磁极和转子位置传感器组成。通过控制主永磁转子的极数、定子电枢的绕组数和传感器张角之间的位置关系，保护电动机能在任意位置启动。本技术可用于无刷直流无级调速电动机、步进电机和可编程电动机等。文档编号H02K29/06GK2099411SQ9121928公开日1992年3月18日 申请日期1991年8月3日 优先权日1991年8月3日专利技术者田民波 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁无刷直流电动机，由主永磁转子、定子铁芯、定子电枢、副永磁转子、触发电极和转子位置传感器组成，其特征在于其中的主永磁转子包括永磁铁芯、转子轴和左右端盖，永磁铁芯由硅钢片和长条形永磁体组成，硅钢片为整体结构，内部带有成对均匀布置的细槽，长条形永磁体插入硅钢片的细槽中，永磁铁芯紧装在转子轴上，左右端盖将其压紧，固定并密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：田民波，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]