一种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机及霍尔组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机及霍尔组件，包括外壳、定子铁心(1)、转子、端盖以及霍尔组件，所述定子铁心(1)上设有第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)，第二霍尔槽(4)与第一霍尔槽(3)、第三霍尔槽(5)的圆心角为60°；所述霍尔组件包括PCB线路板、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器、第三霍尔传感器的输出端与PCB线路板正接，而第二霍尔传感器的输出端与PCB线路板反接。本发明能有效改善转子表面间的分界线不整齐、明晰，造成霍尔传感器信号抖动的问题，从而有效减少霍尔传感器受到磁场、温度的影响，进而提高电机运转的稳定性和可靠性。
【专利说明】
一种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机及霍尔组件
技术领域
[0001]本发明涉及一种霍尔槽之间角度为60°且霍尔内置的正弦波电机，属于正弦波电机技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，正弦波电机采用霍尔外置方案，霍尔信号角度具有不确定性，具体生产时需要对电机进行控制器匹配，以期达到理想的控制效果。但该过程操作复杂，生产工艺耗时，由于工人操作方面的误差，易造成参数差异过大的问题，影响电机性能的一致性，这个问题必须进行有效解决。
[0003]无刷直流电机的运行原理是依靠转子位置传感器检测出转子的位置信号，通过换相驱动电路驱动与电枢绕组连接的各功率开关管的导通与关断，从而控制定子绕组的通电，使定子相电流随着转子位置的变化进行次序换相，使得磁场随着电子的旋转不断变化、产生与转子转速同步的旋转磁场，产生恒定的转矩使无刷直流电机运转起来。而无刷电机最常用的位置传感器是磁敏位置传感器，磁敏原件的主要工作原理根据电流效应，主要有霍尔效应和磁阻效应。采用磁敏位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。发明专利申请号20081006245.0，公开号CN101388591A公开了一种直流无刷电机霍尔装配结构，其属于电机生产制造的技术领域。它的线路板(PCB线路板)通过霍尔引脚焊接固定在线路板上的霍尔及定子冲片固定的线圈骨架，其在于所述线圈骨架外圈端部和线路板之间形成安装孔，从而解决了安装结构的霍尔元件问题。但随着技术的发展，对于正弦波采用霍尔外置方案，该方案对控制器的精度要求较高，在现有的市场上多数厂家很难实现较好的匹配方案，对霍尔外置角度的计算和调整很难合理控制。霍尔角度的改变对电机的机械特性、交轴磁通势以及转矩脉动都有影响，导致不容易确定电流、转矩等重要参数，在生产中制造成本增加，产品生产良率降低。同时霍尔外置时容易受到定子磁场的干扰，而且转子两磁极间的分界线不规律、明晰，容易造成霍尔信号抖动，从而影响电机运行稳定和工作效率。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述问题的不足，提出一种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，其能改善转子表面间的分界线不整齐、明晰，造成霍尔位置传感器信号抖动的问题，从而有效减少位置传感器受到磁场、温度的影响，进而提高电机运转的稳定性和可靠性。
[0005]本发明为解决上述技术问题提出的技术方案:
[0006]—种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，包括一端开口的外壳、定子铁心(1)、转子、带有通孔的端盖以及霍尔组件，所述定子铁心(I)安装与外壳内，且与外壳固定连接，而所述转子设置于定子铁心(I)内，所述端盖安装在外壳的开口端，且转子上的转子轴穿过通孔伸出到端盖的外侧;所述转子包括转子铁芯、永磁体，所述转子铁芯上开设有一个以上的磁体槽(6)，相邻的两个磁体槽呈V字型构成磁体槽组，所有的磁体槽组沿转子铁芯周向均匀分布，且所述磁体槽组V字型指向转子铁芯的圆心，同时所述磁体槽(6)指向转子铁芯圆心的一端设置有极靴(7)，所述永磁体设置于磁体槽(6)内；所述定子铁心(I)上设置有一个以上的梨形定子槽(2)，所述定子槽(2)沿周向均匀分布，且所述定子槽(2)的开口朝向转子;所述定子铁心(I)上还设置有第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)，所述第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)沿定子铁心(I)的周向依次分布，且第一霍尔槽(3)与第二霍尔槽(4)的圆心角为60°，第二霍尔槽(4)与第三霍尔槽(5)的圆心角为60° ;且所述第一霍尔槽(3)上开设有第一霍尔槽口(31)，第二霍尔槽(4)上开设有第二霍尔槽口
(41)，第三霍尔槽(5)上开设有第三霍尔槽口(51)，且所述第一霍尔槽口(31)、第二霍尔槽口(41 )、第三霍尔槽口( 51)的朝向均指向转子;所述霍尔组件包括PCB线路板、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器依次设置于第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第二霍尔槽(5)内，同时所述第一霍尔传感器、第三霍尔传感器的输出端与PCB线路板正接，而第二霍尔传感器的输出端与PCB线路板反接。
[0007]优选的:所述定子直径120_133mm。
[0008]优选的:所述定子槽(2)的个数为12个。
[0009]优选的:所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器均固定在PCB线路板上，且第一霍尔传感器、第二霍尔传感器的圆心角60°，第二霍尔传感器、第三霍尔传感器的圆心角60°。
[0010]一种霍尔组件，包括PCB线路板、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器依次设置于PCB线路板上，且所述第一霍尔传感器、第三霍尔传感器的输出端与PCB线路板正接，而第二霍尔传感器的输出端与PCB线路板反接;另外第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器位于同一个圆上，且所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器的圆心角60°，第二霍尔传感器、第三霍尔传感器的圆心角60°。
[0011]—种正弦波电机定子，包括内部空心用于放置转子的定子铁心(I)，所述定子铁心
(1)上设置有一个以上的梨形定子槽(2)，所述定子槽(2)沿周向均匀分布，且所述定子槽
(2)的开口朝向转子;所述定子铁心(I)上还设置有第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)，所述第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)沿定子铁心(I)的周向依次分布，且第一霍尔槽(3)与第二霍尔槽(4)的圆心角为60°，第二霍尔槽(4)与第三霍尔槽(5)的圆心角为60°;且所述第一霍尔槽(3)上开设有第一霍尔槽口(31)，第二霍尔槽(4)上开设有第二霍尔槽口(41)，第三霍尔槽(5)上开设有第三霍尔槽口(51)，且所述第一霍尔槽口
(31)、第二霍尔槽口(41)、第三霍尔槽口(51)的朝向均指向转子。
[0012]本发明的一种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，相比现有技术，具有以下有益效果:
[0013]1.三个霍尔传感器的位置在于定子槽内，其中相邻两个霍尔传感器的角度为60°。将霍尔镶嵌在定子线圈绕组上，中间霍尔(第二霍尔传感器)反装，两边霍尔(第一霍尔传感器、第三霍尔传感器)正装，实现正弦波控制程序的霍尔内置。该方案将霍尔以固定角度60°进行确定，避免了外置时需根据控制器对霍尔进行角度匹配，再确定电机运行参数，很大程度上降低了霍尔和电机电流、转矩等性能的不确定型，从而保证霍尔信号的稳定性和一致性，能有效提高电机动力性能。同时，霍尔内置方案较之霍尔外置节省电机装配空间和生产成本，降低操作复杂程度，减小工人的人为误差。
[0014]2.由于中间霍尔反装，更加有利于控制器的匹配，使电机和控制器达到良好的匹配效果。
[0015]3.在确定霍尔角度与定子直径尺寸的情况下，直接把霍尔元件直接固定在PCB线路板上面，节省了成本，便于安装，给实际操作的员工节省了时间和节省了产品的原材料浪费，这样也有利于和控制器的匹配，提高了电机转矩和工作效率，保证了电机在运行时候的平稳性和可靠性。
[0016]综上所述，本发明能有效降低控制器匹配难度，达到较好的匹配效果，提高转矩。同时节省电机空间和生产成本，降低工人操作难度，保证电机性能一致性和稳定性。因此本发明能有效改善转子表面间的分界线不整齐、明晰，造成霍尔传感器信号抖动的问题，从而有效减少霍尔传感器受到磁场、温度的影响，进而提高电机运转的稳定性和可靠性。
【附图说明】
[0017]图1为本发明正弦波电机定子结构示意图；
[0018]图2为霍尔角度布置图；
[0019]图3为转子结构不意图；
[0020]图4为霍尔输出与对应的转子位置关系；
[0021]图5电压谐波分析；
[0022]其中:I为定子铁心，2为定子槽，3为第一霍尔槽，4为第二霍尔槽，5为第三霍尔槽，6为磁体槽，7为极靴。
【具体实施方式】
[0023]附图非限制性地公开了本发明一个优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
[0024]实施例
[0025]一种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，如图1-3所示，包括一端开口的外壳、定子铁心1、转子、带有通孔的端盖以及霍尔组件，所述定子铁心I安装与外壳内，且与外壳固定连接，而所述转子设置于定子铁心I内，所述端盖安装在外壳的开口端，且转子上的转子轴穿过通孔伸出到端盖的外侧;所述转子包括转子铁芯、永磁体，所述转子铁芯上开设有一个以上的磁体槽6，相邻的两个磁体槽呈V字型构成磁体槽组，所有的磁体槽组沿转子铁芯周向均匀分布，且所述磁体槽组V字型指向转子铁芯的圆心，同时所述磁体槽6指向转子铁芯圆心的一端设置有极靴7，所述永磁体设置于磁体槽6内；所述定子铁心I上设置有一个以上的梨形定子槽2，所述定子槽2沿周向均勾分布，且所述定子槽2的开口朝向转子;所述定子铁心I上还设置有第一霍尔槽3、第二霍尔槽4、第三霍尔槽5，所述第一霍尔槽3、第二霍尔槽4、第三霍尔槽5沿定子铁心I的周向依次分布，且第一霍尔槽3与第二霍尔槽4的圆心角为60°，第二霍尔槽4与第三霍尔槽5的圆心角为60° ;且所述第一霍尔槽3上开设有第一霍尔槽口 31，第二霍尔槽4上开设有第二霍尔槽口 41，第三霍尔槽5上开设有第三霍尔槽口 51，且所述第一霍尔槽口 31、第二霍尔槽口 41、第三霍尔槽口 51的朝向均指向转子;所述霍尔组件包括PCB线路板、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器依次设置于第一霍尔槽3、第二霍尔槽4、第二霍尔槽5内，同时所述第一霍尔传感器、第三霍尔传感器的输出端与PCB线路板正接，而第二霍尔传感器的输出端与PCB线路板反接。
[0026]所述定子直径120_133mm。
[0027]所述定子槽2的个数为12个。
[0028]所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器均固定在PCB线路板上，且第一霍尔传感器、第二霍尔传感器的圆心角60°，第二霍尔传感器、第三霍尔传感器的圆心角60° ο
[0029]一种霍尔组件，包括PCB线路板、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器依次设置于PCB线路板上，且所述第一霍尔传感器、第三霍尔传感器的输出端与PCB线路板正接，而第二霍尔传感器的输出端与PCB线路板反接;另外第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器位于同一个圆上，且所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器的圆心角60°，第二霍尔传感器、第三霍尔传感器的圆心角60°。
[0030]一种正弦波电机定子，包括内部空心用于放置转子的定子铁心I，所述定子铁心I上设置有一个以上的梨形定子槽2，所述定子槽2沿周向均匀分布，且所述定子槽2的开口朝向转子;所述定子铁心I上还设置有第一霍尔槽3、第二霍尔槽4、第三霍尔槽5，所述第一霍尔槽3、第二霍尔槽4、第三霍尔槽5沿定子铁心I的周向依次分布，且第一霍尔槽3与第二霍尔槽4的圆心角为60°，第二霍尔槽4与第三霍尔槽5的圆心角为60° ;且所述第一霍尔槽3上开设有第一霍尔槽口 31，第二霍尔槽4上开设有第二霍尔槽口 41，第三霍尔槽5上开设有第三霍尔槽口 51，且所述第一霍尔槽口 31、第二霍尔槽口 41、第三霍尔槽口 51的朝向均指向转子。
[0031]本发明事先对霍尔角度进行固化安装，对霍尔进行前期确认，从而保证电机运行参数的精确性、一致性，简化了生产工艺和操作流程，同时，该方案匹配效果更加优异，性能突出、运行平稳，具有极大的经济和市场效应。如图4所示，霍尔输出与对应的转子位置关系，霍尔元件理想位置的确定，本发明通过反复试验，特定制夹角为60°霍尔槽定子。本定子将霍尔镶嵌在定子线圈绕组上，中间霍尔反装，两边霍尔正装，实现正弦波控制程序的霍尔内置方案，并对其进行优化设计。首先，根据实验，最终确定霍尔角度，通过定子将霍尔固装，因此霍尔内置角度固定，匹配性能更好，免除电机制作时需要调整角度的弊端，直接对电机诸多参数进行固化，模式化加工。该方案较之霍尔外置方案节省电机装配空间，同时，能有效提高电机动力性能，经过我公司大量装机试验，根据电机运行时，我们可以使用检测仪器对电压谐波分析，在固定霍尔角度与转子永磁体安装方式一定的情况下，以检测出A、B两相的波形分析，如图5所示，可从电压谐波分析可以看出，电压谐波变化很小，对于正弦波无刷直流系统的电机，霍尔角度在60°时，能适合电机的稳态运行，所以此方案达到了预期的效果，证明霍尔角度与电机结构设计的合理性。
[0032]综合实测数据如下:
[0033]该方案较之普通方波电机转矩显著提高20%，效率增大7%以上，整体电机效率达到87 %。
[0034]本发明能有效将霍尔参数固化，通过特制，实现电机生产时的简约化生产，降低工人劳动强度，减轻工艺复杂程度，同时霍尔的固定角度安装，充分保证霍尔信号的一致性，有效降低控制器匹配难度，达到较好的匹配效果。同时节省电机空间，提高动力。
[0035]上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而不是作为对前述发明目的和所附权利要求内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。
【主权项】
1.一种霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，其特征在于:包括一端开口的外壳、定子铁心(1)、转子、带有通孔的端盖以及霍尔组件，所述定子铁心(I)安装与外壳内，且与外壳固定连接，而所述转子设置于定子铁心(I)内，所述端盖安装在外壳的开口端，且转子上的转子轴穿过通孔伸出到端盖的外侧;所述转子包括转子铁芯、永磁体，所述转子铁芯上开设有一个以上的磁体槽(6)，相邻的两个磁体槽呈V字型构成磁体槽组，所有的磁体槽组沿转子铁芯周向均匀分布，且所述磁体槽组V字型指向转子铁芯的圆心，同时所述磁体槽(6)指向转子铁芯圆心的一端设置有极靴(7 )，所述永磁体设置于磁体槽(6)内；所述定子铁心(I)上设置有一个以上的梨形定子槽(2)，所述定子槽(2)沿周向均匀分布，且所述定子槽(2)的开口朝向转子;所述定子铁心(I)上还设置有第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)，所述第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)沿定子铁心(I)的周向依次分布，且第一霍尔槽(3)与第二霍尔槽(4)的圆心角为60°，第二霍尔槽(4)与第三霍尔槽(5)的圆心角为60°;且所述第一霍尔槽(3)上开设有第一霍尔槽口(31)，第二霍尔槽(4)上开设有第二霍尔槽口(41)，第三霍尔槽(5)上开设有第三霍尔槽口(51)，且所述第一霍尔槽口(31)、第二霍尔槽口( 41)、第三霍尔槽口( 51)的朝向均指向转子;所述霍尔组件包括PCB线路板、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器依次设置于第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第二霍尔槽(5)内，同时所述第一霍尔传感器、第三霍尔传感器的输出端与PCB线路板正接，而第二霍尔传感器的输出端与PCB线路板反接。2.根据权利要求1所述的霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，其特征在于:所述定子直径 120-133mm。3.根据权利要求1所述的霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，其特征在于:所述定子槽(2)的个数为12个。4.根据权利要求1所述的霍尔槽60°且霍尔内置的正弦波电机，其特征在于:所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器均固定在PCB线路板上，且第一霍尔传感器、第二霍尔传感器的圆心角60°，第二霍尔传感器、第三霍尔传感器的圆心角60°。5.—种霍尔组件，其特征在于:包括PCB线路板、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器依次设置于PCB线路板上，且所述第一霍尔传感器、第三霍尔传感器的输出端与PCB线路板正接，而第二霍尔传感器的输出端与PCB线路板反接;另外第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器位于同一个圆上，且所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器的圆心角60°，第二霍尔传感器、第三霍尔传感器的圆心角60°。6.—种正弦波电机定子，包括内部空心用于放置转子的定子铁心(I)，其特征在于:所述定子铁心(I)上设置有一个以上的梨形定子槽(2)，所述定子槽(2)沿周向均匀分布，且所述定子槽(2)的开口朝向转子;所述定子铁心(I)上还设置有第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)，所述第一霍尔槽(3)、第二霍尔槽(4)、第三霍尔槽(5)沿定子铁心(I)的周向依次分布，且第一霍尔槽(3)与第二霍尔槽(4)的圆心角为60°，第二霍尔槽(4)与第三霍尔槽(5)的圆心角为60°;且所述第一霍尔槽(3)上开设有第一霍尔槽口(31)，第二霍尔槽(4)上开设有第二霍尔槽口(41)，第三霍尔槽(5)上开设有第三霍尔槽口(51)，且所述第一霍尔槽口(31)、第二霍尔槽口(41)、第三霍尔槽口(51)的朝向均指向转子。
【文档编号】H02K11/215GK106026535SQ201510644459
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年9月30日
【发明人】滕义松, 滕磊
【申请人】徐州南普机电科技有限公司