一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子的制作方法
【專利摘要】一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子技術(shù)方案，有若干個(gè)齒5、齒4按圓周狀間隔排列且齒5齒身寬度是齒4齒身寬度的二倍或二倍以上。鐵芯磁極分別由齒5為主、左右齒4為輔三齒排列組成，且三齒極弧面氣隙呈正弦規(guī)律分布狀。利用齒4是相與相磁極共有的特點(diǎn)，具有相與相極磁場(chǎng)融合交接的作用，產(chǎn)生相似于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的效果，從而進(jìn)一步降低了電機(jī)的脈動(dòng)現(xiàn)象，使得電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，制造成本降低，噪聲降低，能耗降低，效率、轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步提高。
【專利說明】一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種電子換相的二相無刷直流電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的二相無刷直流電機(jī)是永磁同步電機(jī)的一個(gè)分支，其電機(jī)定子鐵芯圓內(nèi)設(shè)有凸形齒，單個(gè)凸齒繞成一個(gè)極，凸極在圓上均等分布。一相磁極為徑向一對(duì)。一般是轉(zhuǎn)子是4個(gè)凸極、定子是2個(gè)雙凸極二相無刷直流電機(jī)，轉(zhuǎn)子上設(shè)有永久磁極。為了提高啟動(dòng)效果，有的還使用偏心轉(zhuǎn)子。通電時(shí)通過位置傳感器、電子換向器對(duì)定子上的每一相線圈按順序逐一通電，定子鐵芯上產(chǎn)生二相對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，分別帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0003]無刷直流電機(jī)由于其較寬的調(diào)速范圍及節(jié)能效果，被應(yīng)用于工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。其缺點(diǎn)是電機(jī)運(yùn)行時(shí)有脈動(dòng)現(xiàn)象和啟動(dòng)性能不佳，主要原因是二相無刷直流的雙凸極結(jié)構(gòu)，使得在換相時(shí)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩存在突變現(xiàn)象，以及定轉(zhuǎn)子齒槽間存在定位力矩等。因此，限制了在高精設(shè)備上的使用范圍。
[0004]而永磁同步電機(jī)的定子鐵芯為多槽形的，里邊的繞組為分布繞組，而配套使用的換相電子裝置，即:伺服控制器，使永磁同步電機(jī)有優(yōu)良的正弦磁勢(shì)波形及調(diào)速性能。因此，廣泛運(yùn)用于高精設(shè)備上。雖然有很好調(diào)速運(yùn)行性能，但相比無刷直流電機(jī)來講，其缺點(diǎn)是制作成本較高，轉(zhuǎn)矩、效率遜色了一點(diǎn)。
[0005]目前對(duì)于二相無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減少和啟動(dòng)不佳所采用的方法在本體上主要有以下幾種類型:定子分?jǐn)?shù)槽、斜槽或轉(zhuǎn)子斜極、轉(zhuǎn)子偏心等方法，但還是不太理想，在某種程度上還增加了成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有二相無刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)存在不足，本技術(shù)方案是通過改變電機(jī)定子形狀，使極距變短、三齒極弧面氣隙相似于呈正弦規(guī)律變化形狀分布。改變了目前永磁同步電機(jī)定子一極需要較多齒槽而能達(dá)到磁勢(shì)正弦波形。利用齒4是相與相磁極之間共有的特點(diǎn)，具有相與相極磁場(chǎng)融合交接的作用，產(chǎn)生相似于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的效果，從而進(jìn)一步降低雙凸極電機(jī)的電磁脈動(dòng)現(xiàn)象，使得電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲降低，效率、轉(zhuǎn)矩有進(jìn)一步提聞。
[0007]一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子技術(shù)方案，包括定子9和轉(zhuǎn)子永久磁極10。其中，有霍爾位置傳感器安裝于定子9鐵芯上一端與轉(zhuǎn)子永久磁極10組成二相電子換相裝置控制電路中的信號(hào)采樣部分。
[0008]請(qǐng)參考圖1，所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，有若干個(gè)齒5與齒4按圓周狀交替間隔排列且齒5齒身與齒4齒身軸中性線之間的圓弧距離相等，若干條A相槽6、B相槽7伴生于若干個(gè)齒5、齒4之間且槽面積相等，齒5齒身寬度是齒4齒身寬度的二倍以上。
[0009]因?yàn)殡姍C(jī)的功率不同，齒5齒身寬度與齒4齒身寬度就根據(jù)電機(jī)功率大小形狀確定。
[0010]本技術(shù)方案中的定子9繞組鐵芯磁極與轉(zhuǎn)子永久磁極10之間極弧面氣隙14為非均勻氣隙，是相似于按正弦規(guī)律變化的氣隙。其中，定子中的齒5弧面是按正弦規(guī)律變化的機(jī)械形狀弧面，齒5弧面氣隙為中間氣隙小、兩端氣隙大的正弦漸變氣隙，即:以齒5齒身軸中性線為分界線沿齒5弧面向左右兩端按正弦規(guī)律逐漸將氣隙變大，齒4弧面氣隙為均勻氣隙且稍大于齒5弧面兩端氣隙。
[0011]單個(gè)線圈的嵌法是極距一跨四包繞著以齒4、齒5、齒4三齒為一極，一相中若干單個(gè)線圈連接成一相繞組，每相繞組分別連接成若干對(duì)極對(duì)數(shù)相對(duì)稱的磁極，每相中的每極鐵芯分別由齒5為主、左右齒4為輔三齒排列組成且極弧面氣隙呈正弦規(guī)律分布狀。
[0012]A相繞組I嵌在A相槽6里包繞著齒4、齒5、齒4三齒組成A相鐵芯磁極11與相鄰的B相繞組2嵌在B相槽7里包繞著齒4、齒5、齒4三齒組成B相鐵芯磁極22在空間位置上互為90°電角度。
[0013]所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子還配置二相H橋驅(qū)動(dòng)器等電子換相電路控制裝置，根據(jù)需要不同，可以采用閉環(huán)的、也可以采用開環(huán)的來控制。
[0014]所述的定子9中每相繞組連接成若干對(duì)N/S等相對(duì)稱的磁極。
[0015]所述的一種二相無刷直流電機(jī)的構(gòu)成可以有不同的定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)。
[0016]下表列出了幾種定子槽數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0017]

【權(quán)利要求】
1.一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，包括二相互為90°電角的定子鐵芯繞組、永磁轉(zhuǎn)子及其位置傳感器等電子換相裝置，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)有若干對(duì)平行充磁或徑向充磁的N/S轉(zhuǎn)子永久磁極(10)且兼作轉(zhuǎn)子位置永久磁極，所述的定子(9)有若干個(gè)齒(5)與齒⑷按圓周狀交替間隔排列且齒(5)齒身與齒⑷齒身軸中性線之間的圓弧距離相等，若干條相等的槽伴生于齒(5)與齒(4)之間且在均等的槽里嵌有二相繞組，每相繞組分別連接成若干N/S極對(duì)稱的磁極并在磁極鐵芯上設(shè)有二相位置傳感器，每相繞組中的每極鐵芯分別由齒(4)、齒(5)、齒(4)三齒排列組成且極弧面氣隙呈正弦規(guī)律分布狀，其中，每相繞組極數(shù)與轉(zhuǎn)子永久磁極(10)極數(shù)相同或定子(9)槽數(shù)是轉(zhuǎn)子永久磁極(10)極數(shù)的四倍，即:定子槽齒數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)有下列對(duì)應(yīng)關(guān)系，定子齒槽數(shù)~|8 |16 |24 |32 |40丨48丨56丨64~轉(zhuǎn)子極數(shù) 2 4 6 8 10 12 14 16~
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，其特征在于:所述的二相繞組為A相繞組⑴嵌在A相槽(6)里包繞著齒⑷、齒(5)、齒(4)三齒組成A相鐵芯磁極(11)與相鄰的B相繞組(2)嵌在B相槽(7)里包繞著齒(4)、齒(5)、齒(4)三齒組成B相鐵芯磁極(22)在空間上互為90°電角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，其特征在于:所述的齒5弧面是按正弦規(guī)律變化的機(jī)械形狀弧面，齒(5)弧面氣隙為中間氣隙小兩端氣隙大的正弦漸變氣隙，齒(4)弧面氣隙為均勻氣隙且稍大于齒(5)弧面兩端氣隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，其特征在于:所述的齒(5)齒身寬度是齒(4)齒身寬度的二倍或二倍以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子永久磁極(10) 一極極距為(0.9?0.65) X 31 D/P。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，其特征在于:所述的定子9齒槽與轉(zhuǎn)子永久磁極10為斜形，呈交叉形狀且斜槽度相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二相無刷直流電機(jī)及正弦定子，其特征在于:所述的二相位置傳感器為霍爾位置傳感器H1、H2，在空間位置上互為90°電角度，并分別粘貼于空間位置互為90°電角度的A相鐵芯磁極(11)、B相鐵芯磁極(22)的軸中性線一側(cè)。
【文檔編號(hào)】H02K29/06GK104079137SQ201410326323
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】顧明 申請(qǐng)人:顧明