专利名称：单相无刷电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单相无刷电动机，特别涉及一种可调速和换向的单相无刷电动机，属于电机技术领域。
本实用新型的技术方案是在转子的每一级端面上设有脉冲发生器，在定子的两个端面上沿圆周向并排设置有控制励磁线圈通断电的脉冲接受器，每一级端面侧的脉冲接收器分别与换向开关的两选通端相连，每一个脉冲接受器都与调速器中的一个导电条相连；换向开关的固定端与放大器的输入端相连；放大器的两个输出端中，一个接在电源的一级，另一个接在所述电机的一端，电机的另一端与所述电源的另一级相连。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于没有电刷；没有永磁铁，可以换向，调速方便，结构简单，机械效率高，可广泛用于电动自行车、电动摩托车和电动汽车等领域。
图2为旋转式调速器的示意图。
图3为平移式调速器的示意图。
图4为脉冲接收部分的示意图。
图5为单相无刷电动机调速及换向部分框图。
图6为单相无刷电动机调速及换向部分原理图。
如
图1所示，在定子和转子相对应的位置上设有均布的一一对应的凸级(以下没有特别说明时电动机的极指的都是凸级)，定子凸级角记为θ1，定子凹级角记为θ2，转子凸级角记为θ3，转子凹级角记为θ4，根据电机的一般技术要求，1＞(θ1/θ2＝θ3/θ4)＞0.5。在定子的各级上置有相同且头尾相接的串联励磁线圈，当电机通电时，励磁线圈在定子和转子的气隙处产生密度很高的磁场，根据电机起动和运行的一般原理，转子开始转动。为叙述方便，以转子顺时针旋转的面为正端面。
在转子的每一个极的右端设置一个脉冲发生器SF，脉冲发生器可以由小磁铁或光电器件构成；在定子的某一极的左端相对转子右端设置脉冲发生器的位置沿圆周向并排设置多个脉冲接收器SJ，脉冲接收器可以是霍尔元件或光电耦合器件，由脉冲接收器来控制励磁线圈的通断电与否。当转子开始旋转，使脉冲发生器和脉冲接收器在空间相对时，励磁线圈通电，使转子旋转，当转子转过脉冲接收器的空间间隔角θ6，即脉冲发生器和脉冲接收器的空间位置不在相对时，励磁线圈断电，磁场消失，转子仅在惯性作用下继续转动，当转子的下一个凸级转到与定子的这一个凸级相对时，脉冲接收器又接到信号，励磁线圈又一次通电，重复上述过程，这样转子即可连续转动。从上述电机转动的过程可以看出，当圆周向有多个脉冲接受器同时发挥作用时，电机的励磁线圈通电时间就相应地增加，这样就可以提高电机的转速，同时，减少发挥作用的脉冲接收器的数量，就可以相应地降低电动机的转速。这就是所述电机实现调速的原理。
发挥作用的脉冲接收器数量由调速器ST决定。图2和图3是调速器的两种实现方式，其中图2为旋转式调速器的示意图，其中2为旋转手轮，其上半部为绝缘部分，以便人进行操作，手轮下半部固定一个导电针3，导电针3可随手轮一起旋动，其中一端如图6所示，接在放大器F的偏置端，另一端如图2所示，与导电条相连接，各圆弧状导电条分别沿径向由近及远分布，长短不一，因此导电针从左至右旋动，接通的导电条由少到多，反之亦然。每一个导电条都与一个脉冲接收器相连，这样就通过旋动旋转手轮2来改变接通导电条4的数量，即可实现控制依次并联接通的多个脉冲接收器的数量，从而控制电机的转速。图3为平移式调速器的示意图，其中3为滑动电刷，其一端如图6所示，接在放大器F的偏置端，另一端如图3所示，与导电条相连接，各导电条如图3所示，平行分布，长短不一。每一个导电条都与一个脉冲接收器相连。通过滑动电刷3的左右滑动，与之相接的导电条数目也随之发生变化，如图3所示，这样即可实现接通导电条的数目变化，从而也控制了电机的转速。
图4为脉冲接收部分的示意图，其中1为绝缘板，2为安装孔，3为调整孔，4为脉冲接收器。脉冲接收器4沿圆周向排列，通过安装孔将其安装在定子要求的位置上，并通过调整孔3使其的导电角θ5(显示在图1中)在0°∽θ1/2之间。如图6所示，脉冲接收器一端与换向开关K的一个选通端相接，另一端与导电条相接。
电机的换向部分如图5和图6所示，其中图5为框图，图6为原理图。在所述电机的另一个端面(即与正端面相对的端面)上，转子的每个极的左侧设置有脉冲发生器，记为NF，相应的定子的右侧设有脉冲接收器，记为NJ，相应的调速器记为NT。在图5中，SF表示正端面的脉冲发生器，SJ表示正端面的脉冲接收器，ST表示正端面的调速器，它们之间在信号上相互连接，并与换向开关K的一个选通端相接。而NF、NJ、NT之间也在信号上相互连接，并与换向开关K的另一个选通端相接。如图6所示，在电气部分中，换向开关K的两个选通端分别与脉冲接收器SJ和NJ相连，SJ和NJ的另一端分别与调速器ST和NT中的导电条相连，而调速器ST和NT中的滑动电刷则接在一起，并与放大器F的偏置端相连。换向开关K的固定端接在放大器F的输入端。放大器F的两个输出端中，一个接在电源E的一级，另一个接在电机的一端，而电机的另一端则接在所述电源的另一级。当开关K选通SF、SJ、ST部分时，SF、SJ、ST部分信号接通，而NF、NJ、NT部分则不通，电机沿顺时针方向旋转，由ST进行调速。当开关K选通NF、NJ、NT部分时，NF、NJ、NT部分信号接通，而SF、SJ、ST部分则不通，电机沿逆时针方向旋转，由NT进行调速。如此，通过换向开关K的位置改变即可实现改变电机旋转方向的目的。
本实用新型所述的电机按一般电机技术要求制造。电动机的极可根据使用需要设为3极、4极、5极……多级等；外转子的外壳体根据使用需要制成齿轮、链轮、皮带轮或安装辐条；还可根据使用需要将电机的内定子和外转子反置为内转子和外定子。根据已有的电机制造技术资料，当电机为3极时，θ1＝θ3＝55°；θ2＝θ4＝65°；当电机为4极时，θ1＝θ3＝48°；θ2＝θ4＝52°。为防止线圈脱落，在定子每级的顶端处设有缺口。所述调速器ST可由2～6条导电条制作而成；所述换向开关K可以是DW型的系列开关或其它相类似的开关；所述放大器F由一般开关型放大器制成。
权利要求1.一种单相无刷电动机，包括定子、转子、励磁线圈，其中定子和转子的凸级是一一对应并均布的，定子凸级角θ1和转子凸级角θ3相等，定子凹级角θ2和转子凹级角θ4相等，并且1＞(θ1/θ2＝θ2/θ4)＞0.5，其特征在于在转子的每一级端面上设有脉冲发生器，在定子的两个端面上沿圆周向并排设置有控制励磁线圈通断电的脉冲接受器，每一级端面侧的脉冲发生器和脉冲接收器分别与换向开关的两选通端相连，每一个脉冲接受器都与调速器中的一个导电条相连；换向开关的固定端与放大器的输入端相连；放大器的两个输出端中，一个接在电源的一级，另一个接在所述电机的一端，电机的另一端与所述电源的另一级相连。
2.如权利要求1所述的单相无刷电动机，其特征在于所述脉冲接收器的空间间隔角θ6＜θ1，导电角θ5满足0°＜θ5＜θ1/2。
3.如权利要求1所述的单相无刷电动机，其特征在于所述调速器中导电条为圆弧状，沿径向由近及远分布，长短不一；调速器中有可旋动的旋转手轮，其上半部为绝缘部分，下半部固定一个导电针，导电针的一端接在所述放大器的偏置端，另一端根据旋动的位置与相应的导电条相连。
4.如权利要求1所述的单相无刷电动机，其特征在于所述调速器中导电条平行分布，长短不一；调速器中有可滑动的滑动电刷，其一端接在所述放大器的偏置端，另一端根据滑动的位置与相应的导电条相连。
专利摘要一种单相无刷电动机，包括定子、转子、励磁线圈。电机转子的每一级端面上设有脉冲发生器，定子的两个端面上沿圆周向并排设置有控制励磁线圈通断电的脉冲接受器，每一级端面侧的脉冲接收器分别与换向开关的两侧相连，调速器中每一个导电条都与一个脉冲接收器相连，能实现调速和换向的功能。该电机具有结构简单，机械效率高的特点，可广泛用于电动自行车、电动摩托车和电动汽车等领域。
文档编号H02K29/00GK2549642SQ0220564
公开日2003年5月7日 申请日期2002年3月19日 优先权日2002年3月19日
发明者邢文儒, 恩宝华, 梁光明 申请人:邢文儒, 恩宝华