[發(fā)明專利]一種固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711422455.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN107947494A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向?qū)W位;柴建云;肖曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K13/10
• 分類號(hào): H02K13/10
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有技術(shù)采用機(jī)械換向的有刷直流電機(jī)和采用電子換向的無(wú)刷直流電機(jī)均具有廣泛的應(yīng)用。機(jī)械換向幾乎不可避免的存在火花，且極有可能產(chǎn)生電??；電子換向器雖然無(wú)火花，但增加了系統(tǒng)成本，且控制復(fù)雜。因此，中國(guó)發(fā)明專利CN106685148A和中國(guó)發(fā)明專利CN206294034U“一種機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相直流方波電機(jī)”提出了一種機(jī)電混合換向的無(wú)弧直流電機(jī)，該電機(jī)采用機(jī)械、電子混合換向，不需要額外的控制器和電力電子變換器，并解決了傳統(tǒng)機(jī)械換向裝置中電弧和火花問(wèn)題。但該混合換向直流電機(jī)電刷和轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，電刷磨損后存在動(dòng)平衡問(wèn)題，并且不便于電刷的維護(hù)和更換。另外，該混合換向直流電機(jī)的換向器由電源換向片和續(xù)流換向片組成，尺寸不同的兩種換向片增加了制造成本。

現(xiàn)有技術(shù)亟需一種固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)，以克服上述缺陷，避免火花或電弧的產(chǎn)生，動(dòng)平衡和維護(hù)不便等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有直流機(jī)電存在的不足，本發(fā)明提出了一種固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)，固定電刷式混合直流電機(jī)不存在動(dòng)平衡問(wèn)題，并且電刷的維護(hù)和更換方便。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

第一種方案為一種固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)其包括：定子、轉(zhuǎn)子和換向裝置；所述轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在所述定子圍成的空間內(nèi)，換向裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間；所述固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)的所述定子為p對(duì)永磁體磁極，所述轉(zhuǎn)子為星形聯(lián)接的m相電樞繞組；所述固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)和電動(dòng)勢(shì)為梯形波，電樞電流為方波；所述換向裝置包括電子部分和機(jī)械部分；所述換向裝置的機(jī)械部分包含電刷和換向器；

所述電刷包含電源正極電刷、正向續(xù)流電刷、電源負(fù)極電刷和反向續(xù)流電刷，所述電源正極電刷、正向續(xù)流電刷、電源負(fù)極電刷和反向續(xù)流電刷根據(jù)磁極位置固定在定子側(cè)，所述電源正極電刷放在N極中心線位置；所述正向續(xù)流電刷位置滯后N極中心線60°電角度，60°/p機(jī)械角度；所述電源負(fù)極電刷放在S極中心線位置；所述反向續(xù)流電刷位置滯后S極中心線60°電角度，60°/p機(jī)械角度；

所述換向器固定在轉(zhuǎn)子側(cè)，隨所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)；所述換向器包含p個(gè)換向片組，每個(gè)所述換向片組由m相換向片構(gòu)成，彼此之間通過(guò)云母片絕緣，按圓周排布；每相所述電樞繞組連接到屬于該相的p個(gè)換向片；每極每相換向片加上其前后絕緣云母片為360°/m電角度，360°/(pm)機(jī)械角度；同一極下，每相換向片互差360°/m電角度，360°/(pm)機(jī)械角度；不同極下，屬于同一相的換向片互差360°電角度，360°/p機(jī)械角度。

第二種方案為一種固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)其包括：定子、轉(zhuǎn)子和換向裝置；所述轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在所述定子圍成的空間內(nèi)，換向裝置設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子和所述定子之間；所述固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)的所述定子為p對(duì)永磁體磁極，所述轉(zhuǎn)子為星形聯(lián)接的m相電樞繞組；所述固定電刷式機(jī)電混合無(wú)弧換向直流電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)和電動(dòng)勢(shì)為梯形波，電樞電流為方波；所述換向裝置包括電子部分和機(jī)械部分；所述換向裝置的機(jī)械部分包含p個(gè)電刷組和換向器；

每個(gè)所述電刷組包含：電源正極電刷、正向續(xù)流電刷、電源負(fù)極電刷和反向續(xù)流換電刷；所述電源正極電刷、正向續(xù)流電刷、電源負(fù)極電刷和反向續(xù)流電刷根據(jù)磁極位置固定在定子側(cè)，每個(gè)所述電刷組對(duì)應(yīng)一對(duì)磁極；所述電源正極電刷放在N極中心線位置；所述正向續(xù)流電刷位置滯后N極中心線60°電角度，60°/p機(jī)械角度；所述電源負(fù)極電刷放在S極中心線位置；所述反向續(xù)流電刷位置滯后S極中心線60°電角度，60°/p機(jī)械角度；

所述換向器固定在轉(zhuǎn)子側(cè)，隨所述轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)；所述換向器由m相換向片構(gòu)成，彼此之間通過(guò)云母片絕緣，按圓周排布；每相所述電樞繞組連接到屬于該相的一個(gè)換向片；每相換向片加上其前后絕緣云母片的電角度和機(jī)械角度均為360°/m，每相換向片互差的電角度和機(jī)械角度也均為360°/m。

優(yōu)選地，p組換向片和p組電刷兩種結(jié)構(gòu)在一對(duì)磁極情況下完全一樣。

優(yōu)選地，在任意磁極對(duì)數(shù)情況下，換向裝置的電子部分是相同的。