專利名稱：無電刷式直流電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是無電刷式直流電動機。
目前世界上電動機主要分為直流與交流電動機，其中直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性，過載能力大，能實現(xiàn)快速起動、制動和逆向運轉(zhuǎn)，能適應(yīng)生產(chǎn)過程自動化所需的各種特殊運行要求。以上特點和要求是交流電機難以實現(xiàn)的。但是直流電機最大的弱點是需要電刷對電樞電流換向，采用了復(fù)雜的換向器機構(gòu)，使其消耗有色金屬材料較多，制造工藝復(fù)雜，因此制造成本相對較高，而運行維護較困難，因而其應(yīng)用也受到一些限制。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前世界上已開發(fā)出無電刷直流電動機，就是利用電子器件和傳感裝置代替直流電動機的換向器，由一定極對數(shù)的永磁鋼轉(zhuǎn)子和一個多向的電樞銑組構(gòu)成，這使電動機減少了滑動接觸，消除了換向火花，減少了對無線電的干擾，它克服了直流電動機的換向器缺點，但這種無電刷直流電動機必須采用永磁鋼轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方能實現(xiàn)。因而它受永磁材料的限制，只受限應(yīng)用于小功率輸出，效率低，僅應(yīng)用于特殊環(huán)境，不以廣泛應(yīng)用。
本實用新型的目的在于提供一種能克服上述不足，用非永磁材料做轉(zhuǎn)子，并適用于大功率應(yīng)用領(lǐng)域的無電刷式直流電動機。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的無電刷式直流電動機，包括轉(zhuǎn)子和定子及線圈，其特征在于主體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)子、閉合螺旋線圈鐵芯環(huán)、主磁鐵芯軸組成，鐵芯環(huán)與鐵芯軸同軸心，非永磁材料制成的轉(zhuǎn)子為爪形平面結(jié)構(gòu)，且水平放置與鐵芯軸垂直，鐵芯軸上有主磁線圈，鐵芯環(huán)上有多相線圈。
這種工作原理的電動機相當(dāng)于同步工作的電動機，如直接在鐵芯環(huán)多組線圈中通以固定頻相的多相電流，電動機無法起動，為讓其有效迅速起動，必須用控制電路來實現(xiàn)。其實現(xiàn)方法有兩種，一種為自感應(yīng)式控制電路，另一種為變頻變相起動式控制電路。
本實用新型具有以下特點調(diào)速性能優(yōu)良，過載能力大，起動快，噪音低，由于有效地應(yīng)用磁能，能大大縮小電動機體積，節(jié)省材料25－50％，以及結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)制造成本低，易于推廣，可適于大功率應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為本實用新型的主體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型的主磁回路流向示意圖圖3為本實用新型的線圈在鐵芯環(huán)上的繞線結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實用新型的四相電流圖圖5為本實用新型的四相線圈旋轉(zhuǎn)磁極使轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)過程示意圖圖6為本實用新型的自感應(yīng)式控制電路示意圖圖7為本實用新型的變頻變相控制電路示意圖圖8為本實用新型的實用結(jié)構(gòu)示意圖圖9為本實用新型的實用結(jié)構(gòu)俯視圖圖中，1－轉(zhuǎn)子，2－鐵芯環(huán)，3－鐵芯軸，4－底盤，5－主磁線圈，6－位置傳感器，7－控相電路，8－變頻控相電路，9－轉(zhuǎn)子，10－鐵芯軸，11－鐵芯環(huán)，12－轉(zhuǎn)子。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
如圖1所示，無電刷式直流電動機的主體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)子1、閉合螺旋線圈鐵芯環(huán)2、主磁鐵芯軸3，底盤4組成，鐵芯環(huán)與鐵芯軸同軸心，轉(zhuǎn)子為一條形狀，水平置于鐵芯環(huán)上面與鐵芯軸垂，鐵芯軸上有主磁線圈5，鐵芯環(huán)上繞有四相線圈，鐵芯軸與底盤4連為一體。轉(zhuǎn)子具體形狀也可為十字形狀等，還可置于鐵芯環(huán)的上、下兩面，與鐵芯軸連為一體，主磁線圈固定在鐵芯環(huán)(定子)上，如圖8、圖9所示，這種結(jié)構(gòu)可將磁能最有效地利用起來。若不用激勵主磁線圈，而轉(zhuǎn)子用永久磁鐵也能實現(xiàn)。
其工作原理為主磁回路，如圖2所示，主磁線圈通電后產(chǎn)生磁埸，磁埸由主磁極通過轉(zhuǎn)子，再通過閉合鐵芯環(huán)回到底盤，完成主磁回路。如圖3所示，在閉合鐵芯環(huán)上繞上多組線圈，在線圈中通以圖4所示的多相電流，各組線圈產(chǎn)生的磁極在多相電流作用下，在鐵芯環(huán)內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)的磁極。在主磁線圈的作用下，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一個磁極，受鐵芯環(huán)旋轉(zhuǎn)磁極的作用，將被卡在鐵芯環(huán)中兩相對磁極之間，與鐵芯環(huán)磁極發(fā)生同步旋轉(zhuǎn)，如圖5所示。圖8、圖9所示的結(jié)構(gòu)中，上下轉(zhuǎn)子在主磁埸的作用下，分別受到鐵芯環(huán)上多相線圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁極的作用而同旋轉(zhuǎn)方向受力運轉(zhuǎn)。
實現(xiàn)起動的控制電路為自感應(yīng)控制式和變頻變相起動式。自感應(yīng)控制式如圖6所示，靠位置傳感器6及控相器7控制鐵芯環(huán)線圈上的各相電流，使得鐵芯環(huán)線圈隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而換相，始終保持推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。變頻變相起動式如圖7所示，采用變頻控相器8，讓鐵芯環(huán)內(nèi)磁極推動轉(zhuǎn)子由慢到快地運轉(zhuǎn)起來。
權(quán)利要求1.一種無電刷式直流電動機，包括轉(zhuǎn)子和定子及線圈，其特征在于①主體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)子(1)、閉合螺旋線圈鐵芯環(huán)(2)、主磁鐵芯軸(3)組成，鐵芯環(huán)與鐵芯軸同軸心，轉(zhuǎn)子為爪形平面結(jié)構(gòu)，用非永磁材料制成，且水平放置與鐵芯軸垂直，鐵芯軸上有主磁線圈，鐵芯環(huán)上有多相線圈；②電機起動電路為自感應(yīng)式控制電路和變頻變相起動式控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于轉(zhuǎn)子可為一條形狀，或十字形狀，可 置于鐵芯環(huán)的上面，也可置于鐵芯環(huán)的上、下兩面，鐵芯軸可與底盤(4)連為一體，也可與上、下轉(zhuǎn)子連為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于鐵芯環(huán)上有四相線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于不用激勵主磁線圈，而轉(zhuǎn)子用永久磁鐵也能實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于自感應(yīng)式控制電路由位置傳感器(6)和控相器(7)組成，變頻變相起動式控相電路由變頻控相器構(gòu)成(8)。
專利摘要本實用新型是一種無電刷式直流電動機，包括轉(zhuǎn)子和定子及線圈。其特征在于主體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)子(1)、閉合螺旋線圈鐵芯環(huán)(2)、主磁鐵芯軸(3)組成，鐵芯環(huán)與鐵芯軸同軸心，轉(zhuǎn)子為非圓形、方形的封閉型平面，用非永磁材料制成，且水平放置與鐵芯軸垂直，鐵芯軸上有主磁線圈，鐵芯環(huán)上有多相線圈。本實用新型調(diào)速性能優(yōu)良，過載能力大，起動快，噪音低，節(jié)省材料25—50％，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于推廣，可適于大功率應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號H02K29/00GK2191493SQ9420498
公開日1995年3月8日 申請日期1994年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月22日
發(fā)明者楊紅俊 申請人:昆明市公安局看守所