一種二相無刷直流電機及正弦定子的製作方法
2023-10-10 10:58:14 3
一種二相無刷直流電機及正弦定子的製作方法
【專利摘要】一種二相無刷直流電機及正弦定子技術方案，有若干個齒5、齒4按圓周狀間隔排列且齒5齒身寬度是齒4齒身寬度的二倍或二倍以上。鐵芯磁極分別由齒5為主、左右齒4為輔三齒排列組成，且三齒極弧面氣隙呈正弦規律分布狀。利用齒4是相與相磁極共有的特點，具有相與相極磁場融合交接的作用，產生相似於圓形旋轉磁場的效果，從而進一步降低了電機的脈動現象，使得電機啟動平穩，製造成本降低，噪聲降低，能耗降低，效率、轉矩進一步提高。
【專利說明】一種二相無刷直流電機及正弦定子
【技術領域】
[0001]本技術涉及電機領域，尤其是一種電子換相的二相無刷直流電機。
【背景技術】
[0002]現有的二相無刷直流電機是永磁同步電機的一個分支，其電機定子鐵芯圓內設有凸形齒，單個凸齒繞成一個極，凸極在圓上均等分布。一相磁極為徑向一對。一般是轉子是4個凸極、定子是2個雙凸極二相無刷直流電機，轉子上設有永久磁極。為了提高啟動效果，有的還使用偏心轉子。通電時通過位置傳感器、電子換向器對定子上的每一相線圈按順序逐一通電，定子鐵芯上產生二相對稱的旋轉磁場，分別帶動轉子旋轉。
[0003]無刷直流電機由於其較寬的調速範圍及節能效果，被應用於工業等各個領域。其缺點是電機運行時有脈動現象和啟動性能不佳，主要原因是二相無刷直流的雙凸極結構，使得在換相時所產生的電磁轉矩存在突變現象，以及定轉子齒槽間存在定位力矩等。因此，限制了在高精設備上的使用範圍。
[0004]而永磁同步電機的定子鐵芯為多槽形的，裡邊的繞組為分布繞組，而配套使用的換相電子裝置，即:伺服控制器，使永磁同步電機有優良的正弦磁勢波形及調速性能。因此，廣泛運用於高精設備上。雖然有很好調速運行性能，但相比無刷直流電機來講，其缺點是製作成本較高，轉矩、效率遜色了一點。
[0005]目前對於二相無刷直流電機轉矩脈動減少和啟動不佳所採用的方法在本體上主要有以下幾種類型:定子分數槽、斜槽或轉子斜極、轉子偏心等方法，但還是不太理想，在某種程度上還增加了成本。
【發明內容】
[0006]針對現有二相無刷直流電機或永磁同步電機存在不足，本技術方案是通過改變電機定子形狀，使極距變短、三齒極弧面氣隙相似於呈正弦規律變化形狀分布。改變了目前永磁同步電機定子一極需要較多齒槽而能達到磁勢正弦波形。利用齒4是相與相磁極之間共有的特點，具有相與相極磁場融合交接的作用，產生相似於圓形旋轉磁場的效果，從而進一步降低雙凸極電機的電磁脈動現象，使得電機運行平穩，噪聲降低，效率、轉矩有進一步提聞。
[0007]一種二相無刷直流電機及正弦定子技術方案，包括定子9和轉子永久磁極10。其中，有霍爾位置傳感器安裝於定子9鐵芯上一端與轉子永久磁極10組成二相電子換相裝置控制電路中的信號採樣部分。
[0008]請參考圖1，所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子，有若干個齒5與齒4按圓周狀交替間隔排列且齒5齒身與齒4齒身軸中性線之間的圓弧距離相等，若干條A相槽6、B相槽7伴生於若干個齒5、齒4之間且槽面積相等，齒5齒身寬度是齒4齒身寬度的二倍以上。
[0009]因為電機的功率不同，齒5齒身寬度與齒4齒身寬度就根據電機功率大小形狀確定。
[0010]本技術方案中的定子9繞組鐵芯磁極與轉子永久磁極10之間極弧面氣隙14為非均勻氣隙，是相似於按正弦規律變化的氣隙。其中，定子中的齒5弧面是按正弦規律變化的機械形狀弧面，齒5弧面氣隙為中間氣隙小、兩端氣隙大的正弦漸變氣隙，即:以齒5齒身軸中性線為分界線沿齒5弧面向左右兩端按正弦規律逐漸將氣隙變大，齒4弧面氣隙為均勻氣隙且稍大於齒5弧面兩端氣隙。
[0011]單個線圈的嵌法是極距一跨四包繞著以齒4、齒5、齒4三齒為一極，一相中若干單個線圈連接成一相繞組，每相繞組分別連接成若干對極對數相對稱的磁極，每相中的每極鐵芯分別由齒5為主、左右齒4為輔三齒排列組成且極弧面氣隙呈正弦規律分布狀。
[0012]A相繞組I嵌在A相槽6裡包繞著齒4、齒5、齒4三齒組成A相鐵芯磁極11與相鄰的B相繞組2嵌在B相槽7裡包繞著齒4、齒5、齒4三齒組成B相鐵芯磁極22在空間位置上互為90°電角度。
[0013]所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子還配置二相H橋驅動器等電子換相電路控制裝置，根據需要不同，可以採用閉環的、也可以採用開環的來控制。
[0014]所述的定子9中每相繞組連接成若干對N/S等相對稱的磁極。
[0015]所述的一種二相無刷直流電機的構成可以有不同的定子槽數和轉子極數。
[0016]下表列出了幾種定子槽數與轉子極數的對應關係。
[0017]
【權利要求】
1.一種二相無刷直流電機及正弦定子，包括二相互為90°電角的定子鐵芯繞組、永磁轉子及其位置傳感器等電子換相裝置，其特徵在於:所述的轉子上設有若干對平行充磁或徑向充磁的N/S轉子永久磁極(10)且兼作轉子位置永久磁極，所述的定子(9)有若干個齒(5)與齒⑷按圓周狀交替間隔排列且齒(5)齒身與齒⑷齒身軸中性線之間的圓弧距離相等，若干條相等的槽伴生於齒(5)與齒(4)之間且在均等的槽裡嵌有二相繞組，每相繞組分別連接成若干N/S極對稱的磁極並在磁極鐵芯上設有二相位置傳感器，每相繞組中的每極鐵芯分別由齒(4)、齒(5)、齒(4)三齒排列組成且極弧面氣隙呈正弦規律分布狀，其中，每相繞組極數與轉子永久磁極(10)極數相同或定子(9)槽數是轉子永久磁極(10)極數的四倍，即:定子槽齒數與轉子極數有下列對應關係，定子齒槽數~|8 |16 |24 |32 |40丨48丨56丨64~轉子極數 2 4 6 8 10 12 14 16~
2.根據權利要求1所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子，其特徵在於:所述的二相繞組為A相繞組⑴嵌在A相槽(6)裡包繞著齒⑷、齒(5)、齒(4)三齒組成A相鐵芯磁極(11)與相鄰的B相繞組(2)嵌在B相槽(7)裡包繞著齒(4)、齒(5)、齒(4)三齒組成B相鐵芯磁極(22)在空間上互為90°電角度。
3.根據權利要求1或2所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子，其特徵在於:所述的齒5弧面是按正弦規律變化的機械形狀弧面，齒(5)弧面氣隙為中間氣隙小兩端氣隙大的正弦漸變氣隙，齒(4)弧面氣隙為均勻氣隙且稍大於齒(5)弧面兩端氣隙。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子，其特徵在於:所述的齒(5)齒身寬度是齒(4)齒身寬度的二倍或二倍以上。
5.根據權利要求1所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子，其特徵在於:所述的轉子永久磁極(10) 一極極距為(0.9?0.65) X 31 D/P。
6.根據權利要求1所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子，其特徵在於:所述的定子9齒槽與轉子永久磁極10為斜形，呈交叉形狀且斜槽度相等。
7.根據權利要求1所述的一種二相無刷直流電機及正弦定子，其特徵在於:所述的二相位置傳感器為霍爾位置傳感器H1、H2，在空間位置上互為90°電角度，並分別粘貼於空間位置互為90°電角度的A相鐵芯磁極(11)、B相鐵芯磁極(22)的軸中性線一側。
【文檔編號】H02K29/06GK104079137SQ201410326323
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】顧明 申請人:顧明