[實(shí)用新型]電子換向式直流電動(dòng)機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 90202288.1
• 申請(qǐng)日: 1990-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN2062132U
• 公開(kāi)（公告）日: 1990-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包瑞剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 包瑞剛
• 主分類(lèi)號(hào): H02K29/08
• 分類(lèi)號(hào): H02K29/08
• 代理公司: 黑龍江省專(zhuān)利服務(wù)中心
• 代理人: 王廣厚

一種直流電動(dòng)機(jī)。

傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)，磁極位于機(jī)座上，旋轉(zhuǎn)的電樞、即轉(zhuǎn)子，通過(guò)換向器和其表面用彈簧壓合的電刷與直流電源相連。由于電刷與換向器表面的換向片滑動(dòng)接觸，產(chǎn)生機(jī)械磨損和電火花，因此，經(jīng)過(guò)一段使用后，換向器表面氧化、光潔度下降，使換向器與電刷之間的接觸電阻增大、溫度增加、容易損壞，而損向器的修復(fù)很困難，影響正常使用。

本實(shí)用新型目的，在保正直流電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)的前提下，提供一種用電子換向器代替目前由若干個(gè)換向片組成的機(jī)械式換向器；并且將原來(lái)旋轉(zhuǎn)的電樞改為旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，原來(lái)固定于機(jī)座上的磁極改為通有交變電流的定子繞組，通過(guò)換向信號(hào)發(fā)生器及相應(yīng)電路控制的電子換向式直流電動(dòng)機(jī)。

本實(shí)用新型技術(shù)解決方案：

將現(xiàn)有直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改為：通過(guò)滑環(huán)與電刷相連的磁極（對(duì)于小型直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子可以是永久磁極，此時(shí)可省掉滑環(huán)和電刷，即不需要?jiǎng)?lì)磁），即同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（可以是顯極式或隱極式）；將現(xiàn)有直流電動(dòng)機(jī)定子固定的磁極，改為通有交變電流的定子繞組。該交變電流的參數(shù)決定于放在電機(jī)轉(zhuǎn)軸非輸出端的換向信號(hào)發(fā)生器，該換向信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)為：與轉(zhuǎn)軸同軸旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子輪，其上各有一個(gè)轉(zhuǎn)子輪磁芯；通有高頻電流的換向器初級(jí)線圈，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)的換向器次級(jí)線圈和磁芯作為電子換向信號(hào)發(fā)生器定子繞組。

上述方案構(gòu)成電子換向式直流電動(dòng)機(jī)。其運(yùn)行過(guò)程分兩步：首先，由振蕩器輸出的高頻電壓（經(jīng)放大器放大后），在換向器初級(jí)線圈上產(chǎn)生高頻電流，經(jīng)電磁耦合后，在換向器次級(jí)線圈感應(yīng)出高頻調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)相應(yīng)電路處理后，導(dǎo)通或截止相應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)，使直流電源按一定規(guī)律加至相應(yīng)的定子繞組上，使其產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子提前90°的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；其次，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，位于轉(zhuǎn)子輪上的轉(zhuǎn)子磁芯使換向信號(hào)發(fā)生器內(nèi)的磁阻發(fā)生變化，相對(duì)改變換向器初、次極繞組的電感量，使換向器次級(jí)線圈所輸出的高頻調(diào)制調(diào)幅信號(hào)改變相應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通順序使直流電動(dòng)機(jī)工作。

本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)：

1、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍廣，調(diào)速平滑，與電網(wǎng)不產(chǎn)生無(wú)功負(fù)荷，因此省電。

2、由于定子繞組上的散熱性能比現(xiàn)有直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞散熱性能好，所以體積可以減小，而功率可以增大。

3、本產(chǎn)品最適用于微小型直流電機(jī)，因?yàn)槲⑿⌒椭绷麟姍C(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁，直接用永磁材料制做轉(zhuǎn)子，可制成無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。

下面結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型最佳實(shí)施例。

圖1為本實(shí)用新型剖面圖。

圖2為本實(shí)用新型A－A、B－B、C－C剖面示意圖。

圖3為本實(shí)用新型電路框圖。

圖4為本實(shí)用新型工作原理圖。其中圖4（a）和圖4（b）分別為直流電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)轉(zhuǎn)子和與其同軸轉(zhuǎn)子輪的兩個(gè)瞬間位置圖。

在圖1－4中，1轉(zhuǎn)子輪磁芯、2轉(zhuǎn)子輪、3磁芯、4換向器初線圈、5換向器次級(jí)線圈、6換向器外殼、7滑環(huán)、8電刷、9刷架、10滑環(huán)座、11軸承、12定子鐵芯、13定子繞組、14轉(zhuǎn)子鐵芯、15勵(lì)磁線圈、16轉(zhuǎn)子軸、17、19、20端蓋、18機(jī)座、21螺絲、22彈簧、23勵(lì)磁線圈引線、24換向信號(hào)發(fā)生器引線（初級(jí)線圈引線2根、次級(jí)線圈引線12根）、25高頻振蕩器、26放大器、27整形放大電路、SW₁～SW₆電子開(kāi)關(guān)、C電容。d、e、f、g、h、i分別為換向信號(hào)發(fā)生器正向次級(jí)線圈A、B、C的輸出端，j、k，m、n，p、q分別為換向信號(hào)發(fā)生器負(fù)向次級(jí)線圈A、B、C的輸出端。另外，兩個(gè)轉(zhuǎn)子輪2上的轉(zhuǎn)子輪磁芯1，其中心線均在同一轉(zhuǎn)子軸線上；與兩個(gè)轉(zhuǎn)子輪2對(duì)應(yīng)的，通有高頻電流的兩套換向器初級(jí)繞組并聯(lián)，而每套的三組換向器初級(jí)線圈4之間串聯(lián)。

下面結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型最佳實(shí)施例。

高頻振蕩器25輸出的高頻電流，經(jīng)放大器26放大后，輸入到換向器初級(jí)線圈4上，同時(shí)在換向器次級(jí)線圈5上感應(yīng)出高頻電壓，由于換向信號(hào)發(fā)生器中，轉(zhuǎn)子輪2上的轉(zhuǎn)子輪磁芯1，它的位置決定于與其對(duì)應(yīng)的換向器次級(jí)線圈5的電壓值，因此，轉(zhuǎn)子輪磁芯1不同位置使與其對(duì)應(yīng)的換向器正、負(fù)向次線圈輸出端（A、B、C、A、BC），輸出不同的電壓值，當(dāng)該電壓值達(dá)到對(duì)應(yīng)整形放大器的閥值電壓時(shí)，該整形放大器有脈沖電壓輸出，使對(duì)應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（如圖4（a）中的電子開(kāi)關(guān)SW₁、SW₂、SW₆導(dǎo)通；圖（b）中的SW₂、SW₆導(dǎo)通），此時(shí)，直流電源E經(jīng)相應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)向電機(jī)定子繞組輸入交變電流，使其產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子提前90°的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，位于轉(zhuǎn)軸非輸出端的轉(zhuǎn)子輪也同軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子輪上的轉(zhuǎn)子磁芯使換向器內(nèi)的磁阻發(fā)生變化，相對(duì)改變換向器初、次級(jí)線圈的電感量，使換向器次級(jí)線圈所輸出的高頻調(diào)制調(diào)幅信號(hào)改變相應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通順序，使直流電機(jī)工作。