一种三相直流无刷电机及电机线方法与流程

文档序号:31051685发布日期:2022-08-06 07:38阅读:816来源:国知局
一种三相直流无刷电机及电机线方法与流程

1.本发明涉及电机领域,尤其具体涉及到一种三相直流无刷电机及电机线方法。


背景技术:

2.无刷直流(bldc)电机,通常使用三个相位(绕组),每个相位具有120度的导通间隔。每个相位按照每个导通间隔有两个步:如三相分别为a相、b相和c相,则换向相序可为ab-ac-bc-ba-ca-cb。为了保持在转子之前的定子内部的磁场,通过60度转向的开关电路获得最大扭矩,精确地使转子位置完成从一个扇形区到另一个的过渡。由此可见,通过控制流经每相电流的开关,可实现无电刷地驱使电机旋转。
3.现有技术中,三相无刷直流电机的接线方法有三角形联结法和星形联结法两种。三角形联结法是把电机的一个绕组的末端和另一个绕组的始端按顺序连接。而星形接法是把三个绕组的末端分别连接在一起。无论是三角形联结法还是星形联结法,电机都具有三个引出端。当驱使电机旋转时,只能从引出端三相绕组施加驱动电压。同时,对三相绕组施加电压是高频开关的过程(如脉宽调制控制),当绕组断开与驱动的连接时,容易产生电流的骤降并形成绕组的发热,这将使得电机的转换效率难以提高。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本发明提供了一种三相直流无刷电机及电机线方法,可解决现有技术中各相绕组会产生电流泄流的问题,并实现提高电机产生电磁场的生成效率,减少电流泄流所消耗的电能,从而提高旋转电机的效率。
5.为了实现上述目的,本发明采用如下的技术方案:
6.在第一方面,本发明提供了一种三相直流无刷电机,包括电机本体,所述电机本体包括:转子,沿圆周设置有永磁极;定子,沿圆周设置有3n个绕线柱,其中n表示不小于2的整数;第一相绕组,包括由线圈绕制于绕线柱形成的第一相带,所述第一相带在周向上角度均匀分布地设置有至少两个;第二相绕组,包括由线圈绕制于绕线柱形成的第二相带,所述第二相带设置数量于第一相带相同并相邻于第一相带地设置;以及,第三相绕组,包括由线圈绕制于绕线柱形成的第三相带,所述第三相带设置数量于第一相带相同并相邻于第三相带地设置;所述第一相绕组设置有第一引出端与第二引出端,所述第一引出端与第二引出端用于在各个第一相带产生一致的相电流,所述第二相绕组设置有第三引出端与第四引出端,所述第三引出端与第四引出端用于在各个第二相带产生一致的相电流;所述第三相绕组设置有第五引出端与第六引出端,所述第五引出端与第六引出端用于在各个第三相带产生一致的相电流。
7.上述三相直流无刷电机优选有,所述第一相绕组包括第一导线,所述第二相绕组包括第二导线,所述第三相绕组包括第三导线;所述第一导线绕制在绕线柱形成第一相带的线圈,所述第一导线的两端分别电连接于第一引出端和第二引出端,流经所述第一引出端和第二引出端的相电流在各第一相带的线圈形成方向一致的磁场;所述第二导线绕制在
绕线柱形成第二相带的线圈,所述第二导线的两端分别电连接于第三引出端和第四引出端,流经所所述第三引出端和第四引出端的相电流在各第二相带的线圈形成方向一致的磁场;所述第三导线绕制在绕线柱形成第三相带的线圈,所述第三导线的两端分别电连接于第五引出端和第六引出端,所述第五引出端和第六引出端的相电流在各第三相带的线圈形成方向一致的磁场。
8.上述三相直流无刷电机优选有,一根的所述第一导线至少沿同一时针方向绕制相邻的两个第一相带的线圈,一根的所述第二导线至少沿同一时针方向绕制相邻的两个第二相带的线圈,一根的所述第三导线至少沿同一时针方向绕制相邻的两个第三相带的线圈。
9.上述三相直流无刷电机优选有,所述第一导线设置有至少两根,每一所述第一导线首次绕入绕线柱的一端连接于第一引出端,每一所述第一导线首次绕出绕线柱的一端连接于第二引出端,各所述第一导线绕制的方向相同;所述第二导线设置有至少两根,每一所述第二导线首次绕入绕线柱的一端连接于第三引出端,每一所述第二导线首次绕出绕线柱的一端连接于第四引出端,各所述第二导线绕制的方向相同;所述第三导线设置有至少两根,每一所述第三导线首次绕入绕线柱的一端连接于第五引出端,每一所述第三导线首次绕出绕线柱的一端连接于第六引出端,各所述第三导线绕制的方向相同;所述第一导线、第二导线及第三导线的数量相同。
10.上述三相直流无刷电机优选有,每个第一、第二及第三相带分别设置有m个线圈,第一、第二及第三相绕组分别设置有n/m个相带,其中m表示不小于1的整数。
11.上述三相直流无刷电机优选有,所述电机本体还包括电机轴,所述定子设置于电机本体的内侧,所述转子设置电机本体的外侧。
12.在第二方面,本发明提供了一种风扇,包括扇叶,上述的三相直流无刷电机。
13.上述风扇优选有,还包括控制板,所述控制板设置有六个端子,所述的六个端子分别对应连接于第一至第六引出端。
14.在第三方面,本发明提供了一种电机绕线方法,用于制造上述的三相直流无刷电机,该方法包括:在定子的绕线柱绕制线圈,线圈在周向上设定角度均匀分布并形成至少两个第一相带,从各个第一相带引出第一引出端与第二引出端;临近于第一相带地绕制线圈,线圈在周向上设定角度均匀分布并形成至少两个第二相带,从各个第二相带引出第三引出端与第四引出端;临近于第二相带地绕制线圈,线圈在周向上设定角度均匀分布并形成至少两个第三相带;从各个第三相带引出第五引出端与第六引出端。
15.上述电机绕线方法优选有,该方法还包括:用第一导线同一时针方向绕制相邻的两个第一相带;在第一相带首次绕入的第一相带的旁边,用第二导线同一时针方向绕制相邻的两个第二相带;在第二相带首次绕入的第二相带的旁边,用第三导线同一时针方向绕制相邻的两个第三相带;其中每一所述第一导线首次绕入绕线柱的一端连接于第一引出端,每一所述第一导线首次绕出绕线柱的一端连接于第二引出端;每一所述第二导线首次绕入绕线柱的一端连接于第三引出端,每一所述第二导线首次绕出绕线柱的一端连接于第四引出端;每一所述第三导线首次绕入绕线柱的一端连接于第五引出端,每一所述第三导线首次绕出绕线柱的一端连接于第六引出端。
16.与现有技术相比,本发明有益效果如下:
17.本发明在电机的定子的绕线柱上绕制线圈,线圈的相对位置可形成第一相带、第
二相带和第三相带,各个第一相带、各个第二相带和各个第三相带分别通过两个引出端独立地引出电机,使用时可分别对不同的引出端施加电压以驱动每相绕组,避免绕组在断开控制时间下产生电流泄流,从而减少电机的发热,提高电机产生电磁场的生成效率,最终提高旋转电机的效率。
18.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
19.图1为本发明的实施例的三相直流无刷电机中的绕组连接结构示意图。
20.图2为本发明的实施例的三相直流无刷电机中的定子绕线结构示意图。
21.图3为本发明的实施例的定子等效电路结构示意图。
22.图4为本发明的实施例的定子的第一绕线状态结构示意图。
23.图5为本发明的实施例的定子的第二绕线状态结构示意图。
24.图6为本发明的实施例的定子的第三绕线状态结构示意图。
25.图7为本发明的实施例的三相直流无刷电机与控制板连接示意图。
26.图8为本发明的实施例的风扇结构示意图。
27.附图标记:10、定子;11、第一相绕组;111、第一相带;112、第一引出端;113、第二引出端;114、第一导线;12、第二相绕组;121、第二相带;122、第三引出端;123、第四引出端;124、第二导线;13、第三相绕组;131、第三相带;132、第五引出端;133、第六引出端;134、第三导线;18、绕线柱;19、线圈;20、转子;30、壳体;40、电机轴;50、扇叶;60、控制板。
具体实施方式
28.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不作为限制本发明的范围。
29.如图1所示,根据本发明的实施例是一种三相直流无刷电机,其包括电机壳体30、转子20、定子10和电机轴40。其中,转子20固定设置于壳体30,定子10固定设置于电机轴40,电机轴40可绕中轴旋转地设置于壳体30。转子20沿圆周设置有若干永磁极,相邻永磁极极性朝向相反地布置。定子10沿圆周设置有3n个绕线柱18(n表示不小于2的整数),每个绕线柱18上绕制有线圈19,并分别形成第一相绕组11、第二相绕组12和第三相绕组13。第一相绕组11由其中n个线圈19相互连接形成,并包括至少两个第一相带111,第一相带111在周向上角度均匀分布。每个第一相带111具有m个线圈19(m表示不小于1的整数),第一相带111设置有n/m个。所有第一相带111中的各个线圈19导电联结,并从中引出第一引出端112与第二引出端113,即图中的a端和a’端。第一引出端112与第二引出端113用于在各个第一相带111产生一致的相电流。当a端施加电压而a’端被接地,各个第一相带111将形成一致的相电流,如顺时针电流。同时,一致的电流,可使各个第一相带111形成一致的磁场,如n极朝外,s极朝内的磁场。同理,也可以在a’端施加电压而a端被接地,则第一相带111形成一致的而反向的相电流。并形成一致的反向磁场。第二相绕组12由其中n个线圈19相互连接形成,并设有n/m个第二相带121。每个第二相带121具有m个线圈19。每个第二相带121相邻于第一相带111,并在周向上角度均匀分布。所有第二相带121中的各个线圈19导电联结,并从中引出第三引
出端122与第四引出端123,即图中的b端和b’端。第三相绕组13由其中n个线圈19相互连接形成,并设有n/m个第三相带131。每个第三相带131具有m个线圈19。每个第三相带131相邻于第二相带121,并在周向上角度均匀分布。有第三相带131中的各个线圈19导电联结,并从中引出第五引出端132与第六引出端133,即图中的c端和c’端。
30.可以理解的是,本实施例在电机的定子10的绕线柱18上绕制线圈19,线圈19的相对位置可形成第一相带111、第二相带121和第三相带131,各个第一相带111、各个第二相带121和各个第三相带131分别通过两个引出端独立地引出电机,使用时可分别对不同的引出端施加电压以驱动每相绕组,避免绕组在断开控制时间下产生电流泄流,从而减少电机的发热,提高电机产生电磁场的生成效率,最终提高旋转电机的效率。
31.值得说明的是,所有相带的相互联结,是为了当a端和a’端施加一电力时,在每个第一相带111(或第二相带121,或第三相带131)形成一致的相电流,其中单个线圈19的绕制方向或者采用的导线数量或者线圈19之间的连接方式是可以具有变化的。如相邻两第一相带111,其中一个是顺时针,但两引出端施加电压时线圈19的电流顺时针,而另一个是顺时针,但两引出端施加电压时线圈19的电流顺时针,仍可使绕组中各个相带d相电流一致。
32.如图2所示,根据本发明的实施例具体的一种三相直流无刷电机,定子10设置有12个绕线柱18,如1道至12道绕线柱18。每个绕线柱18均绕制有线圈19。每相的绕组设置有4个相带,每个相带设置有一个线圈19。第一相绕组11具有标记a1、a2、a3、a4的第一相带111,每个相带设置有一个线圈19,即各第一相带111分别是1道、4道、7道和10道的线圈19。1道和4道的线圈19是由一根第一导线114绕制而成。其中,第一导线114从a1端沿顺时针绕制1道的绕线柱18并从a1’端绕出,继续从a2端沿顺时针绕制2道的绕线柱18并从a2’端绕出。当电流从a1端流入a1’端流出时,1道线圈19将形成顺时针的相电流,并在绕线柱18上生成n极朝内而s极朝外的磁场,即构成一个第一相带111。当电流继续依次地从a1’端、a2端和a2’端流过时,也将在4道线圈19形成顺时针相电流,并生成n极朝内而s极朝外的磁场。由此可见,1道线圈19和4道线圈19均形成了第一相带111,每个第一相带111的相电流和磁场方向是一致的。同理,7道和10道的线圈19是由另一根第一导线114绕制而成的。1道、4道、7道和10道的线圈19中,任意两道线圈19之间均间隔了两个线圈19,如1和4道之间间隔了2道和3道,因此每个第一相带111在定子10的周向上角度均匀的分布。
33.继续参考图2,同理,第二相绕组12也具有4个第二相带121,在顺时针方向上与每个第一相带111相邻,即分别是位于2道、5道、8道和11道绕线柱18的线圈19。具体地,2道和5道的线圈19是由一根第二导线124沿顺时针方向依次绕制而成。相电流可从b1端流入从b2’端流出,并在2道和5道的线圈19中形成一致的相电流和磁场。同理,8道和11道的线圈19是由另一根第二导线124沿顺时针方向依次绕制而成。由此可见,4个第二相带121的相电流和磁场也是一致的。
34.继续参考图2,同理,第三相绕组13也具有4个第三相带131,在顺时针方向上与每个第一相带111相邻,即分别是位于3道、6道、9道和12道绕线柱18的线圈19。具体地,3道和6道的线圈19是由一根第三导线134沿顺时针方向依次绕制而成。相电流可从c1端流入从c2’端流出,并在3道和6道的线圈19中形成一致的相电流和磁场。同理,9道和12道的线圈19是由另一根第三导线134沿顺时针方向依次绕制而成。由此可见,4个第三相带131的相电流和磁场也是一致的。
35.参考图3,其中一根第一导线114绕制出了1道和4道的两个第一相带111,第一导线114首次绕入的1道接线柱a1端连接于第一引出端112,即a端,第一导线114首次绕出的4道接线柱a2’端连接于第二引出端113,即a’端。当具有由a端流至a’端的相电流,a1和a2的第一相带111均表现出一致的相电流和磁场。另一根第一导线114绕制出了7道和10道的两个第一相带111,其中绕入7道的一端,即a3端,连接于a端,而绕出10道的一端,即a4’端,连接于a’端。
36.继续参考图3,其中一根第二导线124绕制出了2道和5道的两个第二相带121,第二导线124首次绕入的2道接线柱b1端连接于第三引出端122,即b端,第二导线124首次绕出的5道接线柱b2’端连接于第四引出端123,即b’端。当具有由b端流至b’端的相电流,b1和b2的第二相带121均表现出一致的相电流和磁场。另一根第二导线124绕制出了8道和11道的两个第二相带121,其中绕入8道的一端,即b3端,连接于b端,而绕出11道的一端,即b4’端,连接于b’端。
37.继续参考图3,其中一根第三导线134绕制出了3道和6道的两个第三相带131,第三导线134首次绕入的3道接线柱c1端连接于第三引出端122,即c端,第三导线134首次绕出的6道接线柱c2’端连接于第四引出端123,即c’端。当具有由c端流至c’端的相电流,c1和c2的第三相带131均表现出一致的相电流和磁场。另一根第三导线134绕制出了9道和12道的两个第三相带131,其中绕入9道的一端,即c3端,连接于c端,而绕出12道的一端,即c4’端,连接于c’端。
38.如图1,根据本发明的实施例还体现为一种电机绕线方法,用于制造上述的三相直流无刷电机,该方法包括:在定子10的绕线柱18绕制线圈19,线圈19在周向上设定角度均匀分布并形成至少两个第一相带111,从各个第一相带111引出第一引出端112与第二引出端113;临近于第一相带111地绕制线圈19,线圈19在周向上设定角度均匀分布并形成至少两个第二相带121,从各个第二相带121引出第三引出端122与第四引出端123;临近于第二相带121地绕制线圈19,线圈19在周向上设定角度均匀分布并形成至少两个第三相带131;从各个第三相带131引出第五引出端132与第六引出端133。
39.如图4至6所示,根据本实施例的一种电机绕线方法,具体地,图4中所示,以第一导线114经顺时针依次绕制1道线圈19和4道线圈19,形成相邻的两个第一相带111,即a1和a2的第一相带111,将a1端连接至第一引出端112,将a2’端连接至第二引出端113。图5中所示,绕制完相邻的两个第一相带111,可转动定子10一定角度,绕制相邻的两个第二相带121。以第二导线124经顺时针依次绕制2道线圈19和5道线圈19,形成相邻的两个第二相带121,即b1和b2的第一相带111,将b1端连接至第三引出端122,将b2’端连接至第四引出端123。图6中所示,绕制完相邻的两个第二相带121,可转动定子10一定角度,绕制相邻的两个第三相带131。以第三导线134经顺时针依次绕制3道线圈19和6道线圈19,形成相邻的两个第三相带131,即c1和c2的第一相带111,将c1端连接至第三引出端122,将c2’端连接至第四引出端123。由此可见,可以用同样的绕制工艺依次绕制出两个相邻的三相绕组,绕制完成后,定子10转动半圈,以相同的绕制流程,可绕制出另外6个线圈19,并将三相绕组引出六个引出端。
40.如图7所示,根据本发明实施例的一种三相直流无刷电机被连接至控制板60。电机具有第一至第六引出端133引出,分别是a端、b端、c端、a’端、b’端和c’端,各个a端、b端、c端、a’端、b’端和c’端一一对应连接于控制板60的六个端子。控制板60可施加a端至a’端的
正压,以及可施加a’端至a端的正压,控制板60可施加b端至b’端的正压,以及可施加b’端至b端的正压,控制板60可施加c端至c’端的正压,以及可施加c’端至c端的正压。
41.如图8所示,根据本发明实施例的一种风扇,其包括上述三相直流无刷电机。三相直流无刷电机有从定子10中三相绕组引出的a端、b端、c端、a’端、b’端和c’端。三相绕组使定子10产生旋转的磁场,使得具有8个永磁体的转子20旋转,并带动设置壳体30的扇叶50旋转。
42.此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
43.以上实施例主要描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1