[發明專利]無刷直流電機

無效

• 申請號: 201210260302.3
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102780295A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 李薈敏
• 申請（專利權）人: 李薈敏
• 主分類號: H02K3/28
• 分類號: H02K3/28;H02K1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明公開了一種無刷直流電機，適用于需要調速運行工作的場合與或雖然不調速但工作轉速高于3000轉/分的場合。例如各種電傳動交通運輸工具包括但不限于電傳動輪式車輛或履帶式車輛如坦克、裝甲車和拖拉機以及電傳動汽車、電動汽車、電動飛機、電傳動軌道內燃機車和電力機車、地鐵車輛或輕軌電動車、電傳動艦船、潛艇；以及各種設備包括但不限于工礦用風機、泵站以及各種制冷或冶金化工行業設備包括但不限于壓縮機、軋鋼機以及各種物料輸送機械；各種機械加工設備包括但不限于加工中心、車床、銑床、刨床、鉆床、高速磨床等；各行業加工設備包括但不限于如紡織機械、糧食或食品加工機械、以及自動化加工、制造或裝配流水線等；家電或商用設備包括但不限于如冰箱、空調、洗衣機、吸塵器；各種轉速范圍寬和功利密度較高的包括但不限于運用于各行業的電動工具以及醫療器械包括但不限于如牙鉆等；石油、礦山的采掘設備包括但不限于如鉆井設備、挖掘設備與輸送設備等；用于升降設備如電梯和蓄能設備如電動飛輪等。

背景技術

從來的無刷直流電機在基本的電磁結構與工作原理上都與同步電機相似，可以說就是電子換向的正弦或非正弦波同步電機，繞組也大多是三相的。因為采用變頻器驅動三相繞組取代了直流電機的整流子電刷機構完成繞組的電流換向工作，使無刷直流電機在基本保持了同步電機優良的外特性條件下，克服了原有整流子電刷機構滑動電接觸的弊端。這些技術方案已經被證明在現在所知的各個領域都取得了巨大的成功，也正在以很快的速度發展著。但因為電子換向的變頻器價格很高，其中的電力電子開關器件的成本又占變頻器成本的大頭，所以節省電力電子開關器件用量的三相橋式逆變器電路因其經濟性和技術性都比較好而得到最大限度地開發與運用。也有英國專利GB2117580A公開了與本發明相近似的繞組與電力電子開關器件相聯接的拓撲結構，但卻完全沒有與本發明相近或相似的繞組方案公開，更沒有為減少使用電力電子開關器件的方法的公開或暗示。所有為減少使用電力電子開關器件的方法都成為了電子換向的正弦或非正弦波同步電機，繞組也大多是三相的，也有二相的，例如美國專利US3619746。另外，當直流電機從有刷過渡到無刷以后，電樞反應帶來換向困難的問題不復存在，為大幅度降低氣隙以降低勵磁功率創造了條件但卻沒有文獻公開該研究方向。然而，現有的直流電機在減小電樞反應的影響上，除了采用既增加成本，又因本身耗電而犧牲效率的換相極、補償繞組以外，就是采用需要加大勵磁功率也即更加耗電的較大的電樞氣隙并配合極靴的形狀。很少有文獻公開采用較小的氣隙時減小電樞反應影響的技術方案。較大的電樞氣隙消耗較大的勵磁功率，使直流電機達不到應有的高效率例如永磁直流電機的效率。電樞反應一般也會惡化電機性能并增加功耗。因此，有必要提供既具有使用較少電力電子開關器件換向以降低成本，又具有小的氣隙以提高效率的新的無刷直流電機。在減少電力電子開關器件用量方面與本發明最接近的對比文獻是申請號為：“2005101244451”的“無刷直流電機及其換流與控制方法”的已授權中國發明專利。該專利所公開的技術方案的目的是減少電力電子開關器件的使用數量，但局限于僅采用包含復迭繞組或復波繞組直流電機電樞繞組，沒有涉及到解決常規的復迭繞組或復波繞組會隨著電機極對數增加，電力電子開關器件的使用數量也隨著增加的問題的方法，也沒有給出單層繞組端部處理的方法等技術解決方案。也沒有給出采用較小的氣隙時減小電樞反應的技術方案。因此有必要進一步深入研究并提供與現有技術相比，既解決了電力電子開關器件的使用數量隨著電機極對數增加而增加的問題，并且繞組端部便于處理，同時又為提高效率采用較小的氣隙時也能抑制電樞反應影響的無刷直流電機技術方案。

發明內容