[發明專利]無刷高效直流電動機

無效

• 申請號: 00103512.6
• 申請日: 2000-03-24
• 公開（公告）號: CN1271989A
• 公開（公告）日: 2000-11-01
• 發明（設計）人: 陳國田
• 申請（專利權）人: 陳國田
• 主分類號: H02K29/06
• 分類號: H02K29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于直流電動機。

通常電動機的凸極都設置在轉子上，定子上設置交流繞組，例如步進電機和反應式同步電機。一般轉矩和功率都很小，只能作執行元件使用，很難驅動較大功率的機械負載。

本發明的目的是提供一種結構簡單、造價低廉，具有串激直流電動機的機械特性的轉矩和功率較大的雙凸極脈沖式直流電動機。

實現上述目的途徑是：由凸極式定子1，凸極式轉子2構成的雙凸極脈沖式直流電動機的主件。在凸極式定子1上設有直流繞組3，定子1的凸極與轉子2的凸極之間留有氣隙5，使凸極式定子與轉子凸極的極弧寬占有的空間幅射角α與極寬占有的空間幅射角β之比α/β＝0.38～0.45為佳。

現以2極雙凸極脈沖式直流電動機為例，對本發明作詳細論述。

圖1為轉子在里，定子在外的2極雙凸極脈沖式直流電動機的結構圖；

圖2為給定子直流繞組3斷續通電的空間相對位置圖。其中：1.凸極式定子；2.凸極式轉子；3.定子直流繞組；4.主磁通Φ；5.定、轉子極靴之間的氣隙δ；6.軸；7.轉子的旋轉方向；8.安裝在定子上觸發可控硅Ta使用的定位脈沖發生器；9.安裝在定子上觸發可控硅Tb使用的定位脈沖發生器；10、11.為分別安裝在轉子的兩個凸極上觸發定位脈沖發生器8、9動作的執行元件。圖中下列符號代表的含義是：

A-A，定子凸極的中心線。

B-B，轉子凸極的中心線。

α-定子和轉子凸極的極弧寬占有空間的幅射角。

β-定子和轉子的極寬占有空間的幅射角。

θ₁-直流繞組開始通電時，定子凸極中心線A-A與轉子凸極中心線B-B之間的空間夾角，(又是導電角)。

θ₂-直流繞組開始斷電時，定子凸極中心線A-A與轉子凸極中心線B-B之間的空間夾角。

θ₃-直流繞組開始通電時，定子與轉子凸極的極弧相距的空間角。

圖3為實現電動機斷續導電的控制線路圖。圖中各符號的代表含義是：

E-直流電源。

R、L-分別為電動機的內阻和電感。

R_G-可控硅Ta、Tb控制極的限流電阻。

R_C-電容器C充電時的限流電阻。

C-截止可控硅Ta、Tb提供反向電流的電容器。

D-續流二極管。

Ta-導通定子繞組電流的可控硅元件。

Tb-截止定子繞組電流的可控硅元件。

雙凸極脈沖式直流電動機如圖1、圖2所示，主件由凸極式定子1、凸極式轉子2構成。定、轉子使用的硅鋼片與Y系列電機相同；設計時，使定、轉子凸極的極弧寬占有空間的幅射角α與極寬占有的空間幅射角β之比α/β＝0.38～0.45。在定、轉子凸極之間有氣隙5，對氣隙5的δ值的設計與同功率、同轉速的三相異步電動機相同。對定子直流繞組3的設計，應使直流繞組的電流I與匝數Z的乘積安匝數ZI，在氣隙5的δ處所產生的最小磁通密度β_δ＝10,000高斯。當凸極式轉子2運行到凸極中心線B-B圖1所示位置時，給直流繞組3通電后將產生主磁通4，主磁通Φ穿過氣隙δ經過凸極式定、轉子構成閉合回路。當主磁通Φ的磁力線力圖收縮時，在凸極式轉子2上產生一個向著旋轉方向7的磁拉力，使轉子繞軸6以轉速n運轉。

雙凸極脈沖式直流電動機的工作原理是：

若圖1所示的凸極式轉子2的凸極無論停留在空間任何位置，給定子直流繞組3通以穩恒電流時，由于磁力線產生的磁拉力有力圖使磁力線收縮到行經最短路徑的功能，必然使轉子旋轉至中心線B-B與定子凸極中心線A-A重合而終止，隨著轉子中心線B-B在空間的位置不同而轉動的方向和角度也不同。

為了使凸極式轉子2產生一個同方向的轉矩M，就必須按照轉子凸極在空間與定子凸極存在的相對位置，給直流繞組3通以斷續的直流。

實現斷續導電的具體方法是：當安裝在轉子兩個對稱凸極上的動作執行元件10或11運行到與固定在定子上的觸發可控硅Ta、Tb的定位脈沖發生器8、9在空間的幅射角度重合時，均可立即觸發可控硅Ta或Tb，分別導通和截止定子直流繞組中的電流。因此動作執行元件10、11要嚴格安裝在轉子凸極的中心線B-B上；觸發可控硅Ta的定位脈沖發生器8，安裝在與定子凸極中心線A-A空間為θ₁的夾角處；觸發可控硅Tb的定位脈沖發生器9，安裝在與定子凸極中心線A-A空間為θ₂的夾角處。