专利名称：无刷电机微型高速打磨机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动工具，特别是一种用于口腔医疗手术，珠宝精细加工等等所使用的霍尔无刷电机微型高速打磨机。
现有的微型高速打磨机，如日本、南韩和台湾的高速打磨机，不但价格非常昂贵，如日本要8000元人民币一套，南韩3000元人民币，台湾也要2000多元。从维修上、技术上也存在问题，上述打磨机所需要的各种配件很贵，而且微型电动机，都是带电刷的电动机，即不仅摩擦大、易损耗电刷，使用时需经常维修和更换碳刷，不仅使用不方便，而且成本很高，耽误工作时间。
从技术上看，有刷高速打磨机必然摩擦数大，阻力大，转速就会受到极大限制，虽然进口件最好的是日本产品，最高速度也只能够达到30000转／分。而且噪音大，寿命短，工作不稳定。
本发明的目的在于向公众公开一种用于口腔医疗、珠宝和精密机械加工的，采用霍尔磁敏元件制成的无刷高速直流微型电机所制成的，力短大，噪音小，无电火花信号干扰，无碳刷磨损和寿命长，工作稳定的无刷电机微型高速打磨机。
本实用新型的技术方案是该无刷电机微型高速打磨机由保证电机高速稳定运转的工作电路和由霍尔开关元件所构成的电机结构及电机电路所构成。工作电路由①、变压整流与滤波单元，②、开关和低压电源单元，③、电流取样和控制单元，④、放大与输出单元，⑤、信号分配与速度反馈单元所构成。①至②为单向连接，②与③为双向连接，②至④为单向连接，②与⑤为双向连接，④与⑤为双向连接。电机结构及电机电路由锁定型霍尔开关元件所构成的电机位置传感器(H1-2)，定子绕组(W1-4)、永磁转子体(N-S)、低压电源(IC)及驱动放大器(F1-4)组成。
位置传感器由二个锁定型霍尔开关元件所构成。这两个霍尔元件在转子S-N周围互成90度角度分布，与定子绕组固定在一起。
定子绕组为四组(W1-4)，四组定子绕组在转子S-N周围互为90度均匀分布，四组定子绕组(W1-4)每组一头并联和放大及输出单元连接，另一头分别通过四路驱动电路V1、V2、V3、V4和电流取样及控制单元连接。两个霍尔元件感应面面对转子S-N，另一端线路并联与、放大与输出单元、信号分配与速度反馈单元连接。
本实用新型的工作原理是二个霍尔开关的饱合与截止的四状态与四路驱动电路V1、V2、V3、V4相对应，驱动电路将霍尔信号放大并使相应的定子绕组通电，从而产生转子电磁转矩，转子就运转。当电机转子转动时，N极磁场总会作用到两个霍尔元件，在任何角度产生一个控制信号，此信号接通对应的驱动电路的放大管，导致该管带动的定子绕组能电产生超前的N-S磁场，迫使电机转子的S-N定子产生的磁场异性对齐。电机转子与定子之间就有了电磁力矩，电机转子便转动起来。电机转速随供电电压增大，而线性加大，转速可从数百转增大到5万转以上。电子驱动器中含有速度检测环节，也就产生了速度信号电压，此信号反过来控制主电压的大小，这样就实现了稳速控制。改变速度的给定值，电机就稳定在确定的转速下运转。即电机的转速信号电压与给定信号比较，误差信号控制开关电源自动调整输出电压大小，使电机稳定在给定的转速上运转。
本实用新型与现有技术相比有如下优点1、霍尔元件市面上易购，价格低。
2、本电机输出功率大，力矩大，转速高，无电火花干扰，无碳刷磨损，噪音低，寿命长。
3、本电机采用低压供电，实有安全性高，使用方便。
4、整机可靠性高，成本低，易于成批生产。
5、电机启动期间及负载加重的情况下，电机将自动调整供电电压，在规定的电流下加速或力矩自动补偿，保证以最快的速度加速至正常工作状态，以下就会
和实施例对本实用新型做进一步说明图1是本实用新型工作单元及其电路连接示意图。
图2是本实用新型霍尔开关元件控制的直流电动机结构示意图。
其中1、定子体(含两个霍尔开关元件)；2、永磁转子体；3、电机轴；4、电机壳；5、轴承两个；6、调节螺母；7、三爪夹头体；8、锁定螺母；9、电机后盖；10、打磨砂轮或抛光头；11、九芯电缆。
实施例按照零件加工图要求将1、定子体，2、永磁转子体、3、电机轴，4、电机壳，6、调节螺母，8、锁定螺母，9、电机后盖等等加工好，和外购件两个霍尔开关元件，5、轴承两个，7、三爪夹头体，10、打磨砂轮或抛光头，11、九芯电缆等，按照装配调试图和工艺要求装配调试。
将两个霍尔开关元件扎紧固定在定子体1上。
九芯电缆将霍尔位置信号送入电子驱动器内处理，然后接通电机内相应定子线包产生电磁转矩，使电机转子加速到额定打磨转速。
样品加工出来后，经试验，市电220v交流变压整流后变成20v低压直电流，经可变的PWM脉宽控制输出相应的直流电压，经信号放大，控制功率三极管V1-4的导通，从而使对应的W1-4导通，图中静止的转子S-N极各对应H1和H2，经逻辑分配后，让V3终到驱动信号，W3产生S极磁场，这磁场将吸引转子的N极，排斥S极，这电磁力矩促使转子顺时针转动90度，此后H1、H2产生的信号又使W4导通，转子又转90度，以后是W1→W2依次通电，电机转子就顺时不断加速运转。
在保密前提下，样品送华西医科大学附属牙科医院实际使用，无论是技术上还是价格上，都远远超过国外(包括南韩和台湾)进口产品。
权利要求1.一种无刷电机微型高速打磨机，由保证电机高速稳定运转的工作电路和由霍尔开关元件所构成的电机结构及电机电路所构成，其特征在于工作电路之间的连接是变压整流与滤波单元①与开关和低压电源单元②为单向连接；开关和低压电源单元②与放大与输出单元④为单向连接；开关和低压电源单元②与电流取样和控制单元③、信号分配与速度反馈单元⑤为双向连接；放大与输出单元④与信号分配与速度反馈单元⑤为双向连接。
2.根据权利要求1所述的无刷电机微型高速打磨机，其特征在于所述的电机结构及电机电路由二个锁定型霍尔开关元件所构成的霍尔元件位置传感器，和定子绕组、永磁转子体与放大电路连接组成；两个霍尔元件在转子S-N周围互成90度角度分布，与定子绕组固定在一起。
3.根据权利要求1所述的无刷电机微型高速打磨机，其特征在于定子绕组为四组，在转子周围互为90度均匀分布，四组定子绕组的每组一头并联和放大及输出单元④连接，另一头分别通过四路驱动电路和电流取样及控制单元③连接。
4.根据权利要求1所述的无刷电机微型高速打磨机，其特征在于两个霍尔元件感应面面对转子S-N，另一端线路并联和放大与输出单元④、信号分配与速度反馈单元⑤连接。
专利摘要一种无刷电机微型高速打磨机,由保证电机高速稳定运转的工作电路和由霍尔开关元件所构成的电机结构及电机电路所构成,工作电路由变压整流单元,开关低压电源单元,电流取样控制单元,放大输出单元,信号分配速度反馈单元所构成。电机结构及电机电路由霍尔元件位置传感器,定子绕组、永磁转子体、低压电源及驱动放大器组成。优点是霍尔元件市面上易购,价格低。力矩大,转速高,无电火花干扰,无碳刷磨损,噪音低,寿命长。
文档编号H02P6/08GK2416663SQ0022206
公开日2001年1月24日 申请日期2000年1月12日 优先权日2000年1月12日
发明者王明栋, 刘旭清 申请人:刘旭清