專利名稱：單相無刷電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單相無刷電動(dòng)機(jī)，特別涉及一種可調(diào)速和換向的單相無刷電動(dòng)機(jī)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是在轉(zhuǎn)子的每一級(jí)端面上設(shè)有脈沖發(fā)生器，在定子的兩個(gè)端面上沿圓周向并排設(shè)置有控制勵(lì)磁線圈通斷電的脈沖接受器，每一級(jí)端面?zhèn)鹊拿}沖接收器分別與換向開關(guān)的兩選通端相連，每一個(gè)脈沖接受器都與調(diào)速器中的一個(gè)導(dǎo)電條相連；換向開關(guān)的固定端與放大器的輸入端相連；放大器的兩個(gè)輸出端中，一個(gè)接在電源的一級(jí)，另一個(gè)接在所述電機(jī)的一端，電機(jī)的另一端與所述電源的另一級(jí)相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于沒有電刷；沒有永磁鐵，可以換向，調(diào)速方便，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械效率高，可廣泛用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。
圖2為旋轉(zhuǎn)式調(diào)速器的示意圖。
圖3為平移式調(diào)速器的示意圖。
圖4為脈沖接收部分的示意圖。
圖5為單相無刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速及換向部分框圖。
圖6為單相無刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速及換向部分原理圖。
如

圖1所示，在定子和轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)有均布的一一對(duì)應(yīng)的凸級(jí)(以下沒有特別說明時(shí)電動(dòng)機(jī)的極指的都是凸級(jí))，定子凸級(jí)角記為θ1，定子凹級(jí)角記為θ2，轉(zhuǎn)子凸級(jí)角記為θ3，轉(zhuǎn)子凹級(jí)角記為θ4，根據(jù)電機(jī)的一般技術(shù)要求，1＞(θ1/θ2＝θ3/θ4)＞0.5。在定子的各級(jí)上置有相同且頭尾相接的串聯(lián)勵(lì)磁線圈，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，勵(lì)磁線圈在定子和轉(zhuǎn)子的氣隙處產(chǎn)生密度很高的磁場(chǎng)，根據(jù)電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行的一般原理，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)。為敘述方便，以轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的面為正端面。
在轉(zhuǎn)子的每一個(gè)極的右端設(shè)置一個(gè)脈沖發(fā)生器SF，脈沖發(fā)生器可以由小磁鐵或光電器件構(gòu)成；在定子的某一極的左端相對(duì)轉(zhuǎn)子右端設(shè)置脈沖發(fā)生器的位置沿圓周向并排設(shè)置多個(gè)脈沖接收器SJ，脈沖接收器可以是霍爾元件或光電耦合器件，由脈沖接收器來控制勵(lì)磁線圈的通斷電與否。當(dāng)轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，使脈沖發(fā)生器和脈沖接收器在空間相對(duì)時(shí)，勵(lì)磁線圈通電，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過脈沖接收器的空間間隔角θ6，即脈沖發(fā)生器和脈沖接收器的空間位置不在相對(duì)時(shí)，勵(lì)磁線圈斷電，磁場(chǎng)消失，轉(zhuǎn)子僅在慣性作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的下一個(gè)凸級(jí)轉(zhuǎn)到與定子的這一個(gè)凸級(jí)相對(duì)時(shí)，脈沖接收器又接到信號(hào)，勵(lì)磁線圈又一次通電，重復(fù)上述過程，這樣轉(zhuǎn)子即可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。從上述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程可以看出，當(dāng)圓周向有多個(gè)脈沖接受器同時(shí)發(fā)揮作用時(shí)，電機(jī)的勵(lì)磁線圈通電時(shí)間就相應(yīng)地增加，這樣就可以提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)，減少發(fā)揮作用的脈沖接收器的數(shù)量，就可以相應(yīng)地降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這就是所述電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的原理。
發(fā)揮作用的脈沖接收器數(shù)量由調(diào)速器ST決定。圖2和圖3是調(diào)速器的兩種實(shí)現(xiàn)方式，其中圖2為旋轉(zhuǎn)式調(diào)速器的示意圖，其中2為旋轉(zhuǎn)手輪，其上半部為絕緣部分，以便人進(jìn)行操作，手輪下半部固定一個(gè)導(dǎo)電針3，導(dǎo)電針3可隨手輪一起旋動(dòng)，其中一端如圖6所示，接在放大器F的偏置端，另一端如圖2所示，與導(dǎo)電條相連接，各圓弧狀導(dǎo)電條分別沿徑向由近及遠(yuǎn)分布，長短不一，因此導(dǎo)電針從左至右旋動(dòng)，接通的導(dǎo)電條由少到多，反之亦然。每一個(gè)導(dǎo)電條都與一個(gè)脈沖接收器相連，這樣就通過旋動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪2來改變接通導(dǎo)電條4的數(shù)量，即可實(shí)現(xiàn)控制依次并聯(lián)接通的多個(gè)脈沖接收器的數(shù)量，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖3為平移式調(diào)速器的示意圖，其中3為滑動(dòng)電刷，其一端如圖6所示，接在放大器F的偏置端，另一端如圖3所示，與導(dǎo)電條相連接，各導(dǎo)電條如圖3所示，平行分布，長短不一。每一個(gè)導(dǎo)電條都與一個(gè)脈沖接收器相連。通過滑動(dòng)電刷3的左右滑動(dòng)，與之相接的導(dǎo)電條數(shù)目也隨之發(fā)生變化，如圖3所示，這樣即可實(shí)現(xiàn)接通導(dǎo)電條的數(shù)目變化，從而也控制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
圖4為脈沖接收部分的示意圖，其中1為絕緣板，2為安裝孔，3為調(diào)整孔，4為脈沖接收器。脈沖接收器4沿圓周向排列，通過安裝孔將其安裝在定子要求的位置上，并通過調(diào)整孔3使其的導(dǎo)電角θ5(顯示在圖1中)在0°∽θ1/2之間。如圖6所示，脈沖接收器一端與換向開關(guān)K的一個(gè)選通端相接，另一端與導(dǎo)電條相接。
電機(jī)的換向部分如圖5和圖6所示，其中圖5為框圖，圖6為原理圖。在所述電機(jī)的另一個(gè)端面(即與正端面相對(duì)的端面)上，轉(zhuǎn)子的每個(gè)極的左側(cè)設(shè)置有脈沖發(fā)生器，記為NF，相應(yīng)的定子的右側(cè)設(shè)有脈沖接收器，記為NJ，相應(yīng)的調(diào)速器記為NT。在圖5中，SF表示正端面的脈沖發(fā)生器，SJ表示正端面的脈沖接收器，ST表示正端面的調(diào)速器，它們之間在信號(hào)上相互連接，并與換向開關(guān)K的一個(gè)選通端相接。而NF、NJ、NT之間也在信號(hào)上相互連接，并與換向開關(guān)K的另一個(gè)選通端相接。如圖6所示，在電氣部分中，換向開關(guān)K的兩個(gè)選通端分別與脈沖接收器SJ和NJ相連，SJ和NJ的另一端分別與調(diào)速器ST和NT中的導(dǎo)電條相連，而調(diào)速器ST和NT中的滑動(dòng)電刷則接在一起，并與放大器F的偏置端相連。換向開關(guān)K的固定端接在放大器F的輸入端。放大器F的兩個(gè)輸出端中，一個(gè)接在電源E的一級(jí)，另一個(gè)接在電機(jī)的一端，而電機(jī)的另一端則接在所述電源的另一級(jí)。當(dāng)開關(guān)K選通SF、SJ、ST部分時(shí)，SF、SJ、ST部分信號(hào)接通，而NF、NJ、NT部分則不通，電機(jī)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，由ST進(jìn)行調(diào)速。當(dāng)開關(guān)K選通NF、NJ、NT部分時(shí)，NF、NJ、NT部分信號(hào)接通，而SF、SJ、ST部分則不通，電機(jī)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，由NT進(jìn)行調(diào)速。如此，通過換向開關(guān)K的位置改變即可實(shí)現(xiàn)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的目的。
本實(shí)用新型所述的電機(jī)按一般電機(jī)技術(shù)要求制造。電動(dòng)機(jī)的極可根據(jù)使用需要設(shè)為3極、4極、5極……多級(jí)等；外轉(zhuǎn)子的外殼體根據(jù)使用需要制成齒輪、鏈輪、皮帶輪或安裝輻條；還可根據(jù)使用需要將電機(jī)的內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子反置為內(nèi)轉(zhuǎn)子和外定子。根據(jù)已有的電機(jī)制造技術(shù)資料，當(dāng)電機(jī)為3極時(shí)，θ1＝θ3＝55°；θ2＝θ4＝65°；當(dāng)電機(jī)為4極時(shí)，θ1＝θ3＝48°；θ2＝θ4＝52°。為防止線圈脫落，在定子每級(jí)的頂端處設(shè)有缺口。所述調(diào)速器ST可由2～6條導(dǎo)電條制作而成；所述換向開關(guān)K可以是DW型的系列開關(guān)或其它相類似的開關(guān)；所述放大器F由一般開關(guān)型放大器制成。
權(quán)利要求1.一種單相無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁線圈，其中定子和轉(zhuǎn)子的凸級(jí)是一一對(duì)應(yīng)并均布的，定子凸級(jí)角θ1和轉(zhuǎn)子凸級(jí)角θ3相等，定子凹級(jí)角θ2和轉(zhuǎn)子凹級(jí)角θ4相等，并且1＞(θ1/θ2＝θ2/θ4)＞0.5，其特征在于在轉(zhuǎn)子的每一級(jí)端面上設(shè)有脈沖發(fā)生器，在定子的兩個(gè)端面上沿圓周向并排設(shè)置有控制勵(lì)磁線圈通斷電的脈沖接受器，每一級(jí)端面?zhèn)鹊拿}沖發(fā)生器和脈沖接收器分別與換向開關(guān)的兩選通端相連，每一個(gè)脈沖接受器都與調(diào)速器中的一個(gè)導(dǎo)電條相連；換向開關(guān)的固定端與放大器的輸入端相連；放大器的兩個(gè)輸出端中，一個(gè)接在電源的一級(jí)，另一個(gè)接在所述電機(jī)的一端，電機(jī)的另一端與所述電源的另一級(jí)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的單相無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述脈沖接收器的空間間隔角θ6＜θ1，導(dǎo)電角θ5滿足0°＜θ5＜θ1/2。
3.如權(quán)利要求1所述的單相無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述調(diào)速器中導(dǎo)電條為圓弧狀，沿徑向由近及遠(yuǎn)分布，長短不一；調(diào)速器中有可旋動(dòng)的旋轉(zhuǎn)手輪，其上半部為絕緣部分，下半部固定一個(gè)導(dǎo)電針，導(dǎo)電針的一端接在所述放大器的偏置端，另一端根據(jù)旋動(dòng)的位置與相應(yīng)的導(dǎo)電條相連。
4.如權(quán)利要求1所述的單相無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述調(diào)速器中導(dǎo)電條平行分布，長短不一；調(diào)速器中有可滑動(dòng)的滑動(dòng)電刷，其一端接在所述放大器的偏置端，另一端根據(jù)滑動(dòng)的位置與相應(yīng)的導(dǎo)電條相連。
專利摘要一種單相無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁線圈。電機(jī)轉(zhuǎn)子的每一級(jí)端面上設(shè)有脈沖發(fā)生器，定子的兩個(gè)端面上沿圓周向并排設(shè)置有控制勵(lì)磁線圈通斷電的脈沖接受器，每一級(jí)端面?zhèn)鹊拿}沖接收器分別與換向開關(guān)的兩側(cè)相連，調(diào)速器中每一個(gè)導(dǎo)電條都與一個(gè)脈沖接收器相連，能實(shí)現(xiàn)調(diào)速和換向的功能。該電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械效率高的特點(diǎn)，可廣泛用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02K29/00GK2549642SQ0220564
公開日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月19日
發(fā)明者邢文儒, 恩寶華, 梁光明 申請(qǐng)人:邢文儒, 恩寶華