专利名称：无刷式直流电机的制作方法
技术领域：
本发明属于一种直流电动机，尤其涉及一种无刷式直流电机。
背景技术：
目前，传统直流电动机把线圈绕组设置在电机转子上，永磁体作为电机定子，电机定子固定在电机内壳壁上，其中，所述转子的主轴上还固定有电机换向器，所述换向器上各换向片间相互绝缘，且各绕组间导线循环串联，电机工作时，各换向片与电机电刷的交替接触，接受电刷内送入的电流，电流依次流过所有绕组和换向片，产生交变磁极，在与定子永磁场作用下，电机转动。
其缺点是当换向器与电机电刷交替接触的时候，容易产生电火花，影响电动机的使用效果和电动机的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种不需要电机电刷的无刷式直流电机。
本发明的具体方案是一种无刷式直流电机，包括电机转子和电机定子，其关键在于还包括有导光盘，光感应器，控制电路；其中，所述电机转子是一圆柱体，该圆柱体由二个以上扇形永磁柱体排列组成，所述扇形永磁柱体固定在同一主轴上，且相邻扇形永磁柱体的磁极方向相反；
所述电机定子是一圆环柱体，该圆环柱体由二个以上定子磁芯排列组成，所述定子磁芯由软磁体和定子线圈组成，其中所述定子线圈缠绕在软磁体上，且相邻定子线圈之间串联有导线，所述导线的端头连接在所述控制电路的输出端上；所述电机转子的主轴上同心固定有所述导光盘，该导光盘内开有第一、第二组导光通孔，所述第一、第二组导光通孔的两端设置有所述光感应器，该光感应器设置有发光二极管D1和第一、第二接收管D2-1、D2-2，所述光感应器的第一、第二接收管D2-1、D2-2的信号输出端分别与所述控制电路的输入端连接；所述控制电路依据所述光感应器识别出所述电机转子的旋转状态，所述控制电路控制所述电机定子中定子磁芯的电流方向的变化，所述定子磁芯产生的磁力推动所述电机转子转动。
还包括有与所述电机转子结构一致，且与所述电机转子同一主轴的副电机转子；还包括有与所述电机定子结构一致，且与所述电机定子中轴线一致的副电机定子，该副电机定子的副定子线圈导线连接在所述控制电路的输出端上；所述光感应器还设置有第三、第四接收管D2-3、D2-4，所述第三、第四接收管D2-3、D2-4的信号输出端分别与所述控制电路的输入端连接；所述导光盘，内还开有第三、第四组导光通孔，所述第三、第四接收管D2-3、D2-4设置在该第三、第四组导光通孔的一端。
导光通孔的导通顺序，直接控制了接收管D2-1、D2-2、D2-3、D2-4的通断顺序，控制电路依次接收到接收管D2-1、D2-2、D2-3、D2-4发出的光电信号，并对该光电信号的电流信号做放大处理和电流流向控制，输送给所述定子磁芯，使定子磁芯形成一个有规律变化的交变磁场，该交变磁场的磁场力推动了所述电机转子转动。
所述控制电路是由四个相同的开关电路组成，其中所述第一开关电路由三极管Q、电阻R1、电源电阻R2、驱动电阻R5、开关管T1、开关管T2组成，其中所述三极管Q的基极串所述电阻R1后接电源，该基极还作为输入端连接所述接收管D2-1的阳极，所述接收管D2-1的阴极接地，所述三极管Q的发射极接地，集电极串所述电源电阻R2接电源，该集电极还串所述驱动电阻R5后接所述开关管T1的栅极，该开关管T1的漏极接电源端，源极作为输出端外接所述定子线圈8的导线一端8a，所述开关管T1的源极还接所述开关管T2的漏极，该开关管T2的源极接地，该开关管T2的栅极连接到所述电阻R1、接收管(D2-1)阳极与三极管Q基极的公共端上。
当接收管D2-1断开时，所述三极管Q导通，所述开关管T2导通，所述定子磁芯的定子线圈的8a端通过该开关管T2与地接通，电流从定子线圈的8a端流出；同时接收管D2-2导通，电流从定子线圈的8b端流入；当接收管D2-1导通时，所述开关管T2断开，所述三极管Q截止，该三极管Q集电极连接的所述开关管T1导通，所述定子磁芯的定子线圈的8a端通过该开关管T1与正电源接通，电流从定子线圈的8a端流入；同时接收管D2-2断开，电流从定子线圈的8b端流出；定子线圈内电流方向的改变，实现了定子磁芯的磁场变换。
所述电机转子与所述副电机转子的转角相互错开，所述电机定子与所述副电机定子的起始角相互错开。
所述副电机转子与副电机定子的设置，可以实现电动机在任意角度转动和启动。
所述导光盘内开的四组导光通孔为四环排布，每组导光通孔的通孔数与所述电机定子的定子磁芯一致；四组导光通孔3-1、3-2、3-3、3-4分为四环排布在所述导光盘盘面，3-1环和3-2环为一组，3-3环和3-4环为另一组，最多有2个通孔同时通过所述发光二极管D1发出的光线，且为不同组内的两个通孔；所述导光盘内通孔的四环排布设计，可以避免接收管D2-1与收管D2-2同时导通；也可以避免接收管D2-3与接收管D2-4同时导通，又保证了任何时候，都有至少一个接收管导通。
所述第一组导光通孔3-1的一端设置所述接收管D2-1，该接收管D2-1接所述控制电路中的第一路开关电路后，该第一路开关电路的输出端连接所述主电机定子的定子线圈的一端8a；所述第二组导光通孔的一端设置所述接收管D2-2，该接收管D2-2接所述控制电路中的第二路开关电路后，该第二路开关电路的输出端连接所述主电机定子的定子线圈的另一端8b；所述第三组导光通孔的一端设置所述接收管D2-3，该接收管D2-3接所述控制电路中的第三路开关电路后，该第三路开关电路的输出端连接所述副电机定子的副定子线圈的一端8a’；所述第四组导光通孔的一端设置所述接收管D2-4，该接收管D2-4接所述控制电路中的第四路开关电路后，该第二路开关电路的输出端连接所述副电机定子的副定子线圈的另一端8b’；不同的接收管分别连接不同的开关电路，控制电流在任何情况下，都能稳定可靠的换向。
所述扇形永磁柱体的横截面为扇形，纵截面为“U”形；所述定子磁芯的软磁体的纵截面为“U”形。
纵截面的“U”形结构，便于固定线圈绕组，同时，可以引导磁力线以最经济的方向排列，提高电能的利用率。
本发明的显著效果是提供一种不需要电机电刷的无刷式直流电机；避免了在电机转动时产生火花的现象，提高电动机的使用效果和电动机的使用寿命，提高电能的利用率。
图1是本发明的结构示意图；图2是电机转子的结构示意图；图3是电机定子的结构示意图；图4是电机定子的侧视图；图5是导光盘的结构图；图6是控制电路的电路原理图；图7是电机定子与电机转子的安装结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示一种无刷式直流电机，包括电机转子1和电机定子2，其中还包括有导光盘3，光感应器4，控制电路5；如图1、图2、图3、图4所示其中，所述电机转子1是一圆柱体，该圆柱体由二个以上扇形永磁柱体1a排列组成，所述扇形永磁柱体1a固定在同一主轴11上，且相邻扇形永磁柱体1a的磁极方向相反；
所述电机定子2是一圆环柱体，该圆环柱体由二个以上定子磁芯6排列组成，所述定子磁芯6由软磁体7和定子线圈8组成，其中所述定子线圈8缠绕在软磁体7上，且相邻定子线圈8之间串联有导线，所述导线的端头连接在所述控制电路5的输出端上；如图5所示所述电机转子1的主轴上同心固定有所述导光盘3，该导光盘3内开有第一、第二组导光通孔3-1、3-2，所述第一、第二组导光通孔3-1、3-2的两端设置有所述光感应器4，该光感应器4设置有发光二极管D1和第一、第二接收管D2-1、D2-2，所述光感应器4的第一、第二接收管D2-1、D2-2的信号输出端分别与所述控制电路5的输入端连接；所述控制电路5依据所述光感应器4识别出所述电机转子1的旋转状态，所述控制电路5控制所述电机定子2中定子磁芯6的电流方向的变化，所述定子磁芯6产生的磁力推动所述电机转子1转动。
还包括有与所述电机转子1结构一致，且与所述电机转子1同一主轴的副电机转子1’；还包括有与所述电机定子2结构一致，且与所述电机定子2中轴线一致的副电机定子2’，该副电机定子2’的副定子线圈8’导线连接在所述控制电路5的输出端上；所述光感应器4还设置有第三、第四接收管D2-3、D2-4，所述第三、第四接收管D2-3、D2-4的信号输出端分别与所述控制电路5的输入端连接；所述导光盘3，内还开有第三、第四组导光通孔3-3、3-4，所述第三、第四接收管D2-3、D2-4设置在该第三、第四组导光通孔3-3、3-4的一端。
导光通孔3-1、3-2、3-3、3-4的导通顺序，直接控制了接收管D2-1、D2-2、D2-3、D2-4的通断顺序，控制电路5依次接收到接收管D2-1、D2-2、D2-3、D2-4发出的光电信号，并对该光电信号的电流信号做放大处理和电流流向控制，输送给所述定子磁芯6，使定子磁芯6形成一个有规律变化的交变磁场，该交变磁场的磁场力推动了所述电机转子1转动。
如图6所示所述控制电路5是由四个相同的开关电路组成，其中所述第一开关电路9-1由三极管Q、电阻R1、电源电阻R2、驱动电阻R5、开关管T1、开关管T2组成，其中所述三极管Q的基极串所述电阻R1后接电源，该基极还作为输入端连接所述接收管D2-1的阳极，所述接收管D2-1的阴极接地，所述三极管Q的发射极接地，集电极串所述电源电阻R2接电源，该集电极还串所述驱动电阻R5后接所述开关管T1的栅极，该开关管T1的漏极接电源端，源极作为输出端外接所述定子线圈8的导线一端8a，所述开关管T1的源极还接所述开关管T2的漏极，该开关管T2的源极接地，该开关管T2的栅极连接到所述电阻R1、接收管D2-1阳极与三极管Q基极的公共端上。
当接收管D2-1断开时，所述三极管Q导通，所述开关管T2导通，所述定子磁芯6的定子线圈的8a端通过该开关管T2与地接通，电流从定子线圈的8a端流出；同时接收管D2-2导通，电流从定子线圈的8b端流入；当接收管D2-1导通时，所述开关管T2断开，所述三极管Q截止，该三极管Q集电极连接的所述开关管T1导通，所述定子磁芯6的定子线圈的8a端通过该开关管T1与正电源接通，电流从定子线圈的8a端流入；
同时接收管D2-2断开，电流从定子线圈的8b端流出；定子线圈内电流方向的改变，实现了定子磁芯6的磁场变换。
所述电机转子1与所述副电机转子1’的转角相互错开，所述电机定子2与所述副电机定子2’的起始角相互错开。
所述副电机转子1’与副电机定子2’的设置，可以实现电动机在任意角度转动和启动。
所述导光盘3内开的四组导光通孔3-1、3-2、3-3、3-4为四环排布，每组导光通孔的通孔数与所述电机定子2的定子磁芯6一致；四组导光通孔3-1、3-2、3-3、3-4分为四环排布在所述导光盘3盘面，3-1环和3-2环为一组，3-3环和3-4环为另一组，最多有2个通孔同时通过所述发光二极管D1发出的光线，且为不同组内的两个通孔；所述导光盘3内通孔的四环排布设计，可以避免接收管D2-1与收管D2-2同时导通；也可以避免接收管D2-3与接收管D2-4同时导通，又保证了任何时候，都有至少一个接收管导通。
所述第一组导光通孔3-1)的一端设置所述接收管D2-1，该接收管D2-1接所述控制电路5中的第一路开关电路9-1后，该第一路开关电路9-1的输出端连接所述主电机定子2的定子线圈8的一端8a；所述第二组导光通孔3-2的一端设置所述接收管D2-2，该接收管D2-2接所述控制电路5中的第二路开关电路9-2后，该第二路开关电路9-2的输出端连接所述主电机定子2的定子线圈8的另一端8b；所述第三组导光通孔3-3的一端设置所述接收管D2-3，该接收管D2-3接所述控制电路5中的第三路开关电路9-3后，该第三路开关电路9-3的输出端连接所述副电机定子2’的副定子线圈8’的一端8a’；
所述第四组导光通孔3-4的一端设置所述接收管D2-4，该接收管D2-4接所述控制电路5中的第四路开关电路9-4后，该第二路开关电路9-4的输出端连接所述副电机定子2’的副定子线圈8’的另一端8b’；不同的接收管分别连接不同的开关电路，控制电流在任何情况下，都能稳定可靠的换向。
如图7所示所述扇形永磁柱体1a的横截面为扇形，纵截面为“U”形；所述定子磁芯6的软磁体7的纵截面为“U”形。
纵截面的“U”形结构，便于固定线圈绕组，同时，可以引导磁力线以最经济的方向排列，提高电能的利用率。
本发明的工作原理如下初始通电，导光通孔3-1、3-2、3-3、3-4的导通顺序，直接控制了接收管D2-1、D2-2、D2-3、D2-4的通断顺序，控制电路5依次接收到接收管D2-1、D2-2、D2-3、D2-4发出的光电信号，并对该光电信号的电流信号做放大处理和电流流向控制，输送给所述定子磁芯6，使定子磁芯6形成一个有规律变化的交变磁场，该交变磁场的磁场力推动了所述电机转子1转动。
权利要求
1.一种无刷式直流电机，包括电机转子(1)和电机定子(2)，其特征在于还包括有导光盘(3)，光感应器(4)，控制电路(5)；其中，所述电机转子(1)是一圆柱体，该圆柱体由二个以上扇形永磁柱体(1a)排列组成，所述扇形永磁柱体(1a)固定在同一主轴(11)上，且相邻扇形永磁柱体(1a)的磁极方向相反；所述电机定子(2)是一圆环柱体，该圆环柱体由二个以上定子磁芯(6)排列组成，所述定子磁芯(6)由软磁体(7)和定子线圈(8)组成，其中所述定子线圈(8)缠绕在软磁体(7)上，且相邻定子线圈(8)之间串联有导线，所述导线的端头连接在所述控制电路(5)的输出端上；所述电机转子(1)的主轴上同心固定有所述导光盘(3)，该导光盘(3)内开有第一、第二组导光通孔(3-1、3-2)，所述第一、第二组导光通孔(3-1、3-2)的两端设置有所述光感应器(4)，该光感应器(4)设置有发光二极管(D1)和第一、第二接收管(D2-1、D2-2)，所述光感应器(4)的第一、第二接收管(D2-1、D2-2)的信号输出端分别与所述控制电路(5)的输入端连接；所述控制电路(5)依据所述光感应器(4)识别出所述电机转子(1)的旋转状态，所述控制电路(5)控制所述电机定子(2)中定子磁芯(6)的电流方向的变化，所述定子磁芯(6)产生的磁力推动所述电机转子(1)转动。
2.根据权利要求1所述无刷式直流电机，其特征在于还包括有与所述电机转子(1)结构一致，且与所述电机转子(1)同一主轴的副电机转子(1’)；还包括有与所述电机定子(2)结构一致，且与所述电机定子(2)中轴线一致的副电机定子(2’)，该副电机定子(2’)的副定子线圈(8’)导线连接在所述控制电路(5)的输出端上；所述光感应器(4)还设置有第三、第四接收管(D2-3、D2-4)，所述第三、第四接收管(D2-3、D2-4)的信号输出端分别与所述控制电路(5)的输入端连接；所述导光盘(3)，内还开有第三、第四组导光通孔(3-3、3-4)，所述第三、第四接收管(D2-3、D2-4)设置在该第三、第四组导光通孔(3-3、3-4)的一端。
3.根据权利要求1所述无刷式直流电机，其特征在于所述控制电路(5)是由四个相同的开关电路组成，其中所述第一开关电路(9-1)由三极管(Q)、电阻(R1)、电源电阻(R2)、驱动电阻(R5)、开关管(T1)、开关管(T2)组成，其中所述三极管(Q)的基极串所述电阻(R1)后接电源，该基极还作为输入端连接所述接收管(D2-1)的阳极，所述接收管(D2-1)的阴极接地，所述三极管(Q)的发射极接地，集电极串所述电源电阻(R2)接电源，该集电极还串所述驱动电阻(R5)后接所述开关管(T1)的栅极，该开关管(T1)的漏极接电源端，源极作为输出端外接所述定子线圈(8)的导线一端(8a)，所述开关管(T1)的源极还接所述开关管(T2)的漏极，该开关管(T2)的源极接地，该开关管(T2)的栅极连接到所述电阻(R1)、接收管(D2-1)阳极与三极管(Q)基极的公共端上。
4.根据权利要求1或2所述无刷式直流电机，其特征在于所述电机转子(1)与所述副电机转子(1’)的转角相互错开，所述电机定子(2)与所述副电机定子(2’)的起始角相互错开。
5.根据权利要求1或2所述无刷式直流电机，其特征在于所述导光盘(3)内开的四组导光通孔(3-1、3-2、3-3、3-4)为四环排布，每组导光通孔的通孔数与所述电机定子(2)的定子磁芯(6)一致；四组导光通孔(3-1、3-2、3-3、3-4)分为四环排布在所述导光盘(3)盘面，3-1环和3-2环为一组，3-3环和3-4环为另一组，最多有2个通孔同时通过所述发光二极管(D1)发出的光线，且为不同组内的两个通孔；所述第一组导光通孔(3-1)的一端设置所述接收管(D2-1)，该接收管(D2-1)接所述控制电路(5)中的第一路开关电路(9-1)后，该第一路开关电路(9-1)的输出端连接所述主电机定子(2)的定子线圈(8)的一端(8a)；所述第二组导光通孔(3-2)的一端设置所述接收管(D2-2)，该接收管(D2-2)接所述控制电路(5)中的第二路开关电路(9-2)后，该第二路开关电路(9-2)的输出端连接所述主电机定子(2)的定子线圈(8)的另一端(8b)；所述第三组导光通孔(3-3)的一端设置所述接收管(D2-3)，该接收管(D2-3)接所述控制电路(5)中的第三路开关电路(9-3)后，该第三路开关电路(9-3)的输出端连接所述副电机定子(2’)的副定子线圈(8’)的一端(8a’)；所述第四组导光通孔(3-4)的一端设置所述接收管(D2-4)，该接收管(D2-4)接所述控制电路(5)中的第四路开关电路(9-4)后，该第二路开关电路(9-4)的输出端连接所述副电机定子(2’)的副定子线圈(8’)的另一端(8b’)。
6.根据权利要求1所述无刷式直流电机，其特征在于所述扇形永磁柱体(1a)的横截面为扇形，纵截面为“U”形；所述定子磁芯(6)的软磁体(7)的纵截面为“U”形。
全文摘要
本发明公开了包括电机转子(1)和电机定子(2)，其特征在于还包括有导光盘(3)，光感应器(4)，控制电路(5)；所述电机转子(1)由二个以上扇形永磁柱体(1a)排列组成，且相邻扇形永磁柱体(1a)的磁极方向相反；所述电机定子(2)由软磁体(7)和定子线圈(8)组成，其中所述定子线圈(8)缠绕在定子磁芯(6)上，且连接控制电路(5)的输出端；电机转子(1)的主轴上固定有导光盘(3)，该导光盘(3)内开有组导光通孔，导光通孔的两端设置有光感应器(4)，该光感应器(4)的输出端与控制电路(5)连接。本发明的效果是避免了在电机转动时产生火花的现象，提高电动机的使用效果和电动机的使用寿命。
文档编号H02K29/14GK1889341SQ200610054449
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者陈顺江 申请人:陈顺江