专利名称：无刷电励磁电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无刷电励磁电机，属机电产品领域。
背景技术：
现有的新型机电一体化电动机，如永磁无刷直流电动机、晶闸管电动机、开关磁阻电动机等，均是采用老式结构配以电子控制技术而实现的产品。未见与本实用新型结构相同的无刷电励磁电机的文献报道。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种成本低、效率高、节约材料的适用于大容量、高转速设备和低转速力矩传动的无刷电励磁电机。
本实用新型是这样实现的该无刷电励磁电机由电机本体、位置检测器、功率控制器组成。电机本体由轴向无刷励磁、轴向气隙、爪极盘式结构组成。轴向无刷励磁由相对磁极分布于定子两侧的励磁绕组组成。轴向气隙由无铁心盘式电枢绕组或有铁心盘式电枢绕组构成的嵌于定子中的定子，与旋转转子的磁极的每极所形成；电枢绕组分为多相结构，每一相绕组根据旋转转子的位置由功率半导体器件控制换流，形式为并联电枢绕组或串联电枢绕组。构成无刷电励磁电机的位置检测器、功率控制器为公知结构。
无刷电励磁电机的工作原理为无刷电励磁电机其旋转磁极与电枢绕组的相互作用的形式不同于传统电动机，一般传统电动机磁极与电枢绕组相互作用原理如图3所示，一对磁极分别作用于电枢绕组线圈的AB段和CD段，相当于AB段与CD段切割磁电线而产生电磁转矩。无刷电励磁电机磁极与电枢绕组相互作用的原理如图4所示，一对磁极某一时刻只作用于电枢绕组的AB段或者作用于CD段，只相当于电枢线圈的AB段或CD段的某一段切割主磁通磁力线，从而产生电磁转矩。在图3中，设主磁总有效截面积为sf，电枢截面积为sa，由于极间距，sf小于sa。而在图4中，由于相对磁极分别分布在电枢两边，故这里的sf等于sa，材料利用率提高。转子相反磁极分别分布在电枢定子的两面，分别与定子两面电枢绕组相作用，与传统电机结构和工作原理不同。
图1为无刷电励磁电机系统构成示意图。
图2为无刷电励磁电机本体结构图。
图3为一般电机工作原理示意图。
图4为无刷电励磁电机工作原理示意图。
图5为两相无刷电励磁电机工作过程示意图。
图6为两相串励并联无刷电励磁电机电气原理图。
图7为三相六态并励串联无刷电励磁电机电气原理图。
图2中序号为3-轴、5-前端盖、6-后端盖、7-励磁骨架卡、10-定子卡。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1、图2所示，无刷电励磁电机由电机本体、位置检测器、功率控制器组成。电机本体由相对磁极分布于定子两侧的励磁绕组2组成的轴向无刷励磁；由无铁心盘式电枢绕组或有铁心盘式电枢绕组1构成的嵌于铁心9中的定子，与旋转转子4和8的磁极的每极所形成的轴向气隙；由整块钢或硅钢片制成的旋转转子4和8可分为二极、三极、四极及多极的爪极盘式结构组成。位置检测器、功率控制器为公知的结构。无铁心定子电枢绕组1与现代盘式直流电机结构相似。有铁心定子由电枢绕组1与自动冲卷铁心9构成或由分叠的相当于只有齿部的铁心与电枢绕组一起在压模中浇铸成一体。
无刷电励磁电机的工作原理如图3所示。
图4为两相无刷电励磁电机工作过程示意图，其中电枢电流转子位置传感器检测出信号控制晶体管换流，使得转子4和8运转。
无刷电励磁电机电枢分多相结构，电枢中每一相绕组根据转子位置由功率半导体器件控制换流，其形式可分为并联电枢和串联电枢结构，其中并联电枢结构的每相绕组分别独立由功率开关器件控制。图5为两相并联串励无刷电励磁电机电气原理图，电枢绕组的每一相由转子位置传感器检测出位置信号而控制晶体管的导通和截止，从而实现对电枢绕组中的电流换流。而串联电枢结构的每一相绕组按顺序串联成整体，与直流电机电枢结构相同。图6为串联并励无刷电励磁电机电气原理图。
本实用新型的整个工作为 接通电源后，转子位置传感器检测转子磁场相对于定子电极绕组的位置，并在确定的位置处传感出信号控制开关电路的功率元件，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换，通电绕组电枢磁势与转子磁势相作用产生转矩，而由传感器控制绕组轮渗通电，所产生的转矩使电动机按一定方向旋转。
无刷电励磁电机经试用，其性能优于其他电机，详见后表。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点 1、无刷电励磁，相对磁极分布于定子两边，相互影响小，主磁漏磁少，漏磁系数小。
2、电枢绕组，励磁绕组集中，端部短，材料利用率高，硅钢用量少，体积小，与同功能输出的其它电机相比，节材20％以上。
3、结构简单，制造工序少，成本低，工作可靠，维修量小。
4、能自控调频、无电刷、无整流子，可在极宽广的范围内作稳定的无级调速，易于实现正反馈，电动和再生制动的无触点逻辑切换而在四个象限内运行，控制灵活，可按照使用而要求设计出各种转矩一转速特性，具有较高的系统效率，尤其在小功率应用中，具效率比单相交流电机提高25％以上。
5、转子结构形式对转速限制小，可以制造高转速电机。
300mm电风扇电机数据对照表 3KW 3000r/min调速电机系统的对比 注成本与材料消耗以直流调速系统为基础进行对比。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种无刷电励磁电机，其特征在于该电机由电机本体、位置检测器、功率控制器组成，电机本体由相对磁极分布于定子两侧的励磁绕组(2)组成的轴向无刷励磁、轴向气隙、爪极盘式结构组成。
2.按权利要求1所说的无刷电励磁电机，其特征在于轴向气隙由无铁心盘式电枢绕组或有铁心盘式电枢绕组(1)构成的嵌于铁心(9)中的定子，与旋转转子(4、8)的磁极的每极所形成；电枢绕组(1)分为多相结构，每一相绕组根据转子(4、8)的位置由功率半导体器件控制换流，形式为并联电枢绕组或串联电枢绕组(1)。
3.按权利要求1所说的无刷电励磁电机，其特征在于爪极盘式结构为由整块钢或硅钢片制成的旋转转子(4、8)可分为二极、三极、四极及多极爪极对形式，相对磁极分布于每一侧面的磁极均同性的定子的两侧面。
专利摘要本实用新型涉及一种无刷电励磁电机，属机电产品领域。该电机由轴向无刷励磁、轴向气隙、爪极盘式结极组成的电机本体、位置控制器、功率控制器组成。具有主磁漏磁少，硅钢用量少，结构简单，成本低，工作可靠，系统效率高，在小功率应用中，其效率比单相交流电机提高25％以上，转子结构形式对转速限制小，可制造高转速电机等优点。适用于大容量、高转速设备和低转速力矩传动场合。
文档编号H02K29/06GK201563048SQ20092010766
公开日2010年8月25日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者蔡一民, 曾晴, 夏国忠 申请人:无锡顶一电机有限公司