[发明专利]恒定功率无刷DC电动机和发电机

说明书

技术领域

本发明涉及恒定功率无刷DC电动机和使用该电动机的发电机，并且具 体涉及恒定功率无刷DC电动机和使用该电动机的发电机，其能够在负载波 动时稳定地发电。

背景技术

作为利用外部电力产生旋转动力的机器，通常的电动机选择性地并且 相应地包括场磁体和电枢中的任意一种，以便在定子和转子之间产生旋转 磁场或者感应电。这种电动机普遍并且广泛地应用在需要动力的整个工业 中。

按照电功率的种类，电动机分成DC电动机和AC电动机。DC电动机 包括他励电动机、并励电动机、复励电动机、以及串励电动机。AC电动机 包括感应电动机、同步电动机、以及换向电动机。

在DC电动机中，无刷DC(BLDC)电动机具有包括降低噪声和延长 寿命在内的优点，这是因为它与常规有刷DC电动机不同，它不具有机械触 点。因此，BLDC电动机广泛地用作工业机器、家电产品、运输机器等的 电动机。

在BLDC电动机中，将孔传感器用作转子的位置传感器，以便控制施 加到定子绕组的电流相对于转子的极的相位，其中该转子是永磁体。

发明内容

技术问题

在常规电动机中，在DC电动机中，电刷和换向器会被腐蚀。在电力电 动机中，6000rpm或者更高的高速旋转是不可能的，它的结构复杂，并且价 格昂贵。

此外，在AC逆变器电动机中，起动转矩非常低，它的控制器昂贵，并 且不可能实现恒定功率。在成本、尺寸和重量上，磁阻电动机是较差的， 它的控制器昂贵，并且不可能实现恒定功率。

技术方案

本发明提供了一种恒定功率无刷DC电动机和使用该电动机的发电机， 其结构简单并且制造容易，从而降低了生产成本，并且其能够产生均匀的 功率，从而在负载波动时仍能使功率稳定。

本发明还提供了一种恒定功率无刷DC电动机和使用该电动机的发电 机，其通过使用产生均匀功率的恒定功率无刷DC电动机所构成的发电机来 提供更稳定的功率。

根据本发明的一个方面，提供了一种使用恒定功率无刷DC电动机的发 电机，该电动机包括：定子，其按照相和极被单独并联缠绕并且被配置成n 相，其中每个绕组线圈连接到n个全H桥的每个桥上，而不互连，并且所 述n个全H桥并联连接到直流电源；转子，其被构成为允许磁通集中在励 磁区中；换向编码器，其包括感应区和非感应区，其中所述换向编码器外 置在轴的一端上；以及多个光传感器，其中在每一相上设置两个光传感器， 并且所述两个光传感器连接到每相的半H桥，用于导通/关断每个半H桥。 所述转子是通过层叠具有多个空间(vacant space)的片构成的，其中多个 条形永磁体穿过所述层叠的片；所述换向编码器被构成为形成感应区的间 隔以使得a个光传感器能够感应，从而根据所述感应区的间隔来使得n相 中的a个相被励磁，其中所述感应区的轴角(shaft angle)由公式1确定， 所述换向编码器中的感应区的数量由转子极数的1/2确定，并且所述传感器 盘上的各个光传感器的位置间隔由公式2确定，使得n相中的a个相一直 被励磁，并且b个相一直不被励磁，其中1＜a≤n-1并且b＝n-a；并且所述 定子还包括位于缠绕了所述绕组的绕组孔之间的干扰防护槽，其中感应绕 组和发电绕组以各种比率(rate)控制的绕组间隔通过所述绕组孔而缠绕， 缠绕在定子周围的感应绕组和发电绕组两者被用作发电绕组，布置导电线， 并且将动力源设置在位于转子中心的轴上来旋转所述转子，从而将由转子 的旋转所产生的感应电流引导到连接到所述发电绕组的导电线上。

公式1

公式2

有益效果

在本发明的上述恒定功率无刷DC电动机中，由于定子按照相和极并联 缠绕，因此电动机实现了能够以低电压产生高功率。由于定子绕组不进行 互连，因此实现了自动化生产，从而降低了成本并且能够大规模生产。由 于磁通集中在转子的区域上，使得转子的无源磁通对应于定子的有源磁通， 因此永磁体的转子实现了高功率电动机。由于转子的极数、尺寸和形状没 有限制，因此可以自由设计长的电动机或者短轴型电动机，以便用于各种 用途。