专利名称：止点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无刷永磁直流电机，具体地说是一种止点驱动双回 路双向全波通电无刷永磁直流电机，它能有效控制定子励磁磁极与转子永久 磁极脱离同性相斥止点瞬间的爆发力及双励磁回路双向全波通电，加大转子 的旋转力矩。
技术背景传统无刷永磁直流电机的定子励磁磁极，其多项励磁绕组多是将同名端 并联接电源的正极，另一端分别与对应的驱动开关管相接，使其在驱动开关 管导通时接电源负极；驱动开关管在检测传感器定子霍尔传感器输出电压的 控制下依序通断，使对应的励磁磁极做工，而与没有通电的励磁绕组相对应 的励磁磁极不仅不做工，反而与对应的转子永久磁极产生拖动阻力，使电机 的效率降低、体积增大、成本增加。此外，传统无刷永磁直流电机驱动开关 管的导通起始时间，大多在其被励磁的励磁磁极与对应的转子相邻两个异性 磁极之间，与转子永久磁极产生同性方向斥(推)，异性方向(拉)的力 矩，当转子永久磁极到达定子励磁磁极异性相吸的止点时，与其对应的驱动 开关管依序截止，另一个驱动开关管依序导通，重复上述过程。重所周知， 两磁极同性相斥止点和异性相吸止点的相互作用力最大，从上述应用中以看 出，电机工作的每一拍，均避开了转子永久磁极与定子励磁磁极同性相斥的 止点，失掉了转子永久磁极与定子励磁磁极脱离止点同性相斥瞬间的爆发 力，影响电机的输出功率。 发明内容鉴于上述现有技术状况,本实用新型提供了一种止点驱动双回路双向全 波通电无刷永磁直流电机,其目的是利用转子永久磁极交替与其中一个回路 的定子励磁磁极由异性相吸到止点的瞬间，又转变为同性相斥脱离止点爆发 力，加大转子的旋转力矩；另一目的是利用定子双回路双向全波通电，使定 子所有励磁磁极同时，同等励磁强度，均匀作用于转子各永久磁极形成合成 旋转磁场，使电机的旋转力矩成倍增加，在此基础上完成了本实用新型。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是这样完成的。 一种止点 驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流电机,包括转子主体及其上安装的转 子永久磁极，以及开槽矽钢叠片凸齿上设置定子励磁绕组组成的定子励磁磁极；和具有的检测传感器转子永久磁极，检测传感器定子霍尔传感器；其 中所述转子永久磁极设置两个或其倍数，按N、 S顺序同极性各位排列； 和所述定子励磁磁极是转子永久磁极的二倍；该定子励磁绕组一极一组，每组具有一个首和尾，彼此隔组首和首及尾和尾串接组成第一、第二定子励磁回路，分别与电流换向开关控制电路连接；所述转子永久磁极与其中一个回 路的定子励磁磁极相对，其中一个检测传感器转子永久磁极与其中一个检测 传感器定子霍尔传感器工作点相对。根据本实用新型的方案，所提及的电流换向开关控制电路，它由四个检 测传感器定子霍尔传感器H,—HU的l脚并联， 一路通过电源降压电阻Rs接 电源正极；另一路通过滤波电容C、稳压二极管WD接电源负极；检测传感 器定子霍尔传感器H:—H4的2并联脚接电源负极；检测传感器定子霍尔传 感器H,—H4的3脚分别接对应的隔离二极管D,—Ds的负极；隔离二极管 D,—Ds的正极一路分别通过对应的上拉电阻Ri—R4接电源正极；另一路接对应的电流换向开关管VL—VTs栅极；其中由电流换向开关管Vl\、VT2 、 VT7、 VT8组成第一桥式电流换向开关回路；电流换向开关管VT3、 VT4、 VT5、 VT6组成第二桥式电流换向开关回路；电流换向开关管VTt_ VT4的漏极接电源的正极；电流换向开关管VT5—VT8的漏极接电源的负 极；电流换向开关管VTn VTs的源极输出端a接第一定子励磁回路的引出 端A，电流换向开关管VT2、 VT7的源极输出端a'接第一定子励磁回路的引 出端A';电流换向开关管VT3、 VT6的源极输出端b接第二定子励磁回路 的引出端B，电流换向开关管VT4、 VT5的源极输出端b'接第二定子励磁回 路的引出端B'。总之，本实用新型所提供的止点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流 电机，由于其转子永久磁极必须两个或其倍数，按N、 S顺序同极性各位排 列；定子励磁磁极必须是转子永久磁极的二倍；定子励磁绕组直接绕在励磁 磁极上,一极一组，每组具有一个首和尾，彼此隔组首和首或尾和尾串接， 组成第一、第二定子励磁回路；第一、第二定子励磁回路的引出端A、 A'，B、 B'，分别与电流换向开关控制电路中第一、第二桥式电流换向开关回路 的输出端a、 a' ， b、 b'连接；所述转子永久磁极与定子其中一个回路的定子励磁磁极相对，其中一个检测传感器转子永久磁极与其中一个检测传感器定子霍尔传感器工作点相对；依序控制各电流换向开关管的通断，实现两个 励磁回路双向全波通电，使定子所有励磁磁极在电机工作的每一拍，都能同 时、同等励磁强度、均匀作用于各转子永久磁极，形成合成旋转磁场，使电 机的旋转力矩成倍增加；两个回路的励磁电流换向时间，控制在转子各永久 磁极与定子其中一个回路的励磁磁极异性相吸的止点上，利用其由异性相吸 到止点的瞬间，又转变为同性相斥脱离止点的爆发力，增大转子的旋转力 矩。另外，点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流电机,不仅适用于双侧 置碟盘式转子无刷永磁直流电机，而且同样适用于内、外置转子式无刷永磁 直流电机。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是图1A—A的剖视图。图3是励磁绕组接线展开示意图。图4是电流换向开关控制电路原理图。图5是图1实施例2的结构示意图。图6是图5B—B的剖视图。图7是图l实施例3的结构示意图。图8是图7C—C的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例，对本实用新型作进一步说明。实施例1(双侧置碟盘转子式)由图1、 2所示，止点驱动双回路双向全波通无刷永磁直流电机。粘贴有四 个永久磁极2的在具有的碟盘式转子8和8'的对应一侧各粘贴两个永久磁极2 和2'，且异极性相对，经镶嵌在两侧碟盘式转子8、 8'中心的轴承10、 10'安 装在定子两侧电机轴9上，再与两侧碟盘式转子连接器1固定；通过八个条形 矽钢叠片3和绕在上面的八组励磁绕组4组成定子励磁磁极，分别镶嵌在开槽定子主体12的八个槽内，开槽定子主体12固定在电机轴9上，条形矽钢碟片 3两端分别与两侧碟盘式转子8、 8'的永久磁极2、 2'轴位相对；四个检测传 感器定子霍尔传感器6，先粘贴在支架7上，再将支架7固定在定子主体12对 应碟盘式转子8'的一侧，使检测传感器定子霍尔传感器6磁感应面朝向右侧碟 盘式转子8'，相邻霍尔传感器的安装角度与定子相邻条形矽钢叠片3的轴位角 相同；具有检测传感器转子永久磁极5，安装在碟盘式转子8'内侧，并与检测 传感器定子霍尔传感器6轴位相对，检测传感器转子永久磁极5的磁极面朝向 检测传感器定子霍尔传感器6，检测传感器转子永久磁极5的安装角度，与右 侧碟盘式转子8'同极性永久磁极轴位角相同；定子励磁绕组4和检测传感器定 子霍尔传感器6电路的引出线，从电机轴9的穿线孔11引出，与电流换向开 关控制电路(图中未给出)相对应的端子相连。图3给出了励磁绕组接线展开示意图。根据上述的结构，本实施例的两个 碟盘式转子8、 8'上各自设置四个转子永久磁极2、 2'，呈N、 S顺序同极性 隔位排列，两个碟盘式转子8、 8'、的永久磁极异极性相对，并与分别饶有定 子励磁绕组4的八个条形矽钢叠片3组成的定子励磁磁极轴位相对；检测传感 器转子永久磁极5与安装在同一侧转子永久磁极2'的N、 S极间；检测传感器 定子霍尔传感器6安装在同侧的主体上；所述的八个定子励磁绕组4包括其中1组的首第一回路引出端A和7组的首第一回路引出端A'; 2组的首第二回路引出端B和7组的首第二回路引出端B';各尾的连接l组的尾接3组的尾；2组的尾接4组的尾；5组的尾接7组 的尾；6组的尾接8组的尾；各首的连接3组的首接5组的首；4组的首接6组的首。 图4给出了电流换向开关控制电路原理图。根据上述所涉及的电流换向开 关控制电路，它由四个检测传感器定子霍尔传感器a—-H4的l脚并联， 一路通 过电源降压电阻Rs接电源正极；另一路通过滤波电容C、稳压二极管WD接电 源负极；检测传感器定子霍尔传感器Hr-H4的2并联脚接电源负极；检测传感 器定子霍尔传感器H,—H4的3脚分别接对应的隔离二极管Ds的负极；隔 离二极管Di—Ds的正极一路分别通过对应的上拉电阻R^R4接电源正极；另 一路接对应的电流换向开关管VTr"VTs栅极；其中由电流换向开关管 VT,、 VT2 、 VT7、 VT8组成第一桥式电流换向开关回路；电流换向开关管 VT3、 VT4、 VT5、 VT6组成第二桥式电流换向开关回路；电流换向开关管 VTi—VT4的漏极接电源的正极；电流换向开关管VT5^VTs的漏极接电源的负 极；电流换向开关管VT^ VT8的源极输出端a接第一定子励磁回路的引出端 A，电流换向开关管VT2、 VT7的源极输出端a'接第一定子励磁回路的引出端 A';电流换向开关管VT3、 VT6的源极输出端b接第二定子励磁回路的引出端 B，电流换向开关管VT4、 VT5的源极输出端b'接第二定子励磁回路的引出端 B 。上述中，根据应用情况，隔离二极管D2—D8的位置需要根据检测传感器 的安装位置和电机旋转方向的不同作相应调整。 实施例2(外置转子式)由图5—6所示，止点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流电机。具有 4个转子永久磁极2,按N、 S顺序同极性隔位排列，固定在转子主体1上， 与转子主体1两侧的转子端盖8、 8'固定，通过镶嵌在其中心的轴承10、 10'活动安装在电机轴9上；所述的定子开槽砂钢叠片3固定在电机轴9上， 和具有的八个定子励磁绕组4分别绕在定子开槽砂钢叠片3的八个凸齿上组成 定子励磁磁极；在本实施例中，采用四个检测传感器定子霍尔传感器6，固定 于霍尔传感器架7上，通过霍尔传感器架7固定于定子开槽矽钢叠片3对应转 子端盖8的一侧，该检测传感器定子霍尔传感器6的磁感应面朝向转子左端盖 8，相邻检测传感器定子霍尔传感器6的安装角度与定子开槽矽钢叠片3相邻凸 齿的轴位角相同；采用两个检测传感器转子永久磁极5，固定安装在转子端盖 8内侧，并与检测传感器定子霍尔传感器6轴位相对，其磁极面朝向检测传感 器定子霍尔传感器6，检测传感器转子永久磁极5的安装角度，与同极性转子 永久磁极2的轴位角相同；定子励磁绕组4和检测传感器定子霍尔传感器6电 路的引出线，从电机轴9的穿线孔11引出，与电流换向开关控制电路相对应的 端子相连。本实施例中，所涉及的励磁绕组4的接线方式及电流换向开关控制电路实 施例1相同，故省略。实施例3 (内置转子式)由图7-8所示，止点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流电机。定子开槽矽钢叠片3镶嵌在定子主体12上，八个定子励磁绕组4绕在定子开槽矽钢叠片3 的八个凸齿上，与其组成定子励磁磁极、两侧定子端盖8、 8'，分别固定在定 子主体12两侧，并经镶嵌在两侧定子端盖8、 8'中心的轴承10、 10'安装在电机 轴9上；转子主体1固定在电机轴9上，4个转子永久磁极2按N、 S顺序同极性隔位 排列，粘贴在转子主体l上；四个检测传感器定子霍尔传感器6，固定在支架7 上，使支架7固定在定子端盖8的内侧，该检测传感器定子霍尔传感器6磁感应 面朝向转子主体l，相邻检测传感器定子霍尔传感器6的安装角度与定子开槽矽 钢叠片3相邻凸齿的轴位角相同；两个检测传感器转子永久磁极5，粘贴在转子 主体1对应定子端盖8的一侧，并与检测传感器定子霍尔传感器6轴位相对，其 磁极面朝向检测传感器定子霍尔传感器6;检测传感器转子永久磁极5的安装角 度，与同极性转子永久磁极2的轴位角相同；定子励磁绕组4和检测传感器定子 霍尔传感器6电路的引出线，从电机端盖8的穿线孔11引出，与电流换向开关控 制电路相对应的端子相连。本实施例中，所涉及的励磁绕组4的接线方式及电流换向开关控制电路与 实施例l、 2相同，故省略。
权利要求1. 一种止点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流电机，包括转子主体及其上安装的转子永久磁极，以及开槽矽钢叠片凸齿上设置定子励磁绕组组成的定子励磁磁极；和具有的检测传感器转子永久磁极，检测传感器定子霍尔传感器；其特征是所述转子永久磁极(2、2′)设置两个或其倍数，按N、S顺序同极性各位排列；和所述定子励磁磁极是转子永久磁极(2、2′)的二倍；该定子励磁绕组(4)一极一组，每组具有一个首和尾，彼此隔组首和首及尾和尾串接组成第一、第二定子励磁回路，分别与电流换向开关控制电路连接；所述转子永久磁极(2、2′)与其中一个回路的定子励磁磁极相对，其中一个检测传感器转子永久磁极(5)与其中一个检测传感器定子霍尔传感器(6)工作点相对。
2、 根据权利要求1所述的止点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流 电机，其特征是所述电流换向开关控制电路，它由四个检测传感器定子霍 尔传感器(6) H,—H4的l脚并联， 一路通过电源降压电阻R5接电源正极； 另一路通过滤波电容C、稳压二极管WD接电源负极；检测传感器定子霍尔 传感器(6)H4的2并联脚接电源负极；检测传感器定子霍尔传感器(6) H,—H4的3脚分别接对应的隔离二极管D,—Ds的负极；隔离二极管 D,—D8的正极一路分别通过对应的上拉电阻R,—R4接电源正极；另一路接 对应的电流换向开关管VT,—VT8栅极；其中由电流换向开关管VL、 VT2 、 VT7、 VT8组成第一桥式电流换向开关回路；电流换向开关管VT3、 VT4、 VT5、 VT6组成第二桥式电流换向开关回路；电流换向开关管VTt— VT4的漏极接电源的正极；电流换向开关管VT5—VT8的漏极接电源的负 极；电流换向开关管VT,、 VT8的源极输出端a接第一定子励磁回路的引出 端A，电流换向开关管VT2、 VT7的源极输出端a'接第一定子励磁回路的引 出端A';电流换向开关管VT3、 VT6的源极输出端b接第二定子励磁回路 的引出端B，电流换向开关管VT4、 VT5的源极输出端b'接第二定子励磁回 路的引出端B'。
专利摘要本实用新型公开了一种止点驱动双回路双向全波通电无刷永磁直流电机，具有的转子永久磁极设置两个或其倍数；按N、S顺序同极性隔位排列；所述定子励磁磁极是转子永久磁极的二倍；定子励磁绕组一极一组，每组有一个首和尾，隔组尾和尾，首和首串接组成两个励磁回路；分别与电流换向开关控制电路连接；该转子永久磁极与其中一个回路的定子励磁磁极相对，其中一个检测传感器转子永久磁极与其中一个检测传感器定子霍尔传感器工作点相对。通过控制两个励磁回路双向全波通电，形成合成旋转磁场，增大力矩；定子励磁回路电流换向时间，控制转子永久磁极与定子其中一个回路励磁磁极异性相吸到止点上的瞬间，又变为同性相斥脱离止点的爆发力，增大力矩。
文档编号H02K29/06GK201081845SQ20072010250
公开日2008年7月2日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年9月14日
发明者王树弟 申请人:王树弟