[发明专利]一种不控型机械-电子混合换向装置

说明书

本发明提供了一种不控型机械‑电子混合换向装置，包括机械部分和电子部分，机械部分包括换向器和电刷，电子部分为续流电路，相邻两个所述电刷互差120°机械角度，换向器和续流电路固定在电机外壳上，电刷随着转子一同旋转以实现电刷和换向器的滑动接触，从而将直流变换为120°方波；所述换向器包括正极缓冲换向片、电源正极换向片、正向续流换向片、负极缓冲换向片、电源负极换向片和反向续流换向片，且其彼此之间绝缘，且按圆周排布；电子部分包括缓冲电容C₁、缓冲电容C₂、正向续流桥臂、反向续流桥臂、电源正极限流支路和电源负极限流支路。

技术领域

本发明涉及电机设计与制造技术领域，尤其涉及一种不控型机械-电子混合换向装置。

背景技术

有刷直流电机的机械换向装置存在危害较大的换向电弧问题，无刷直流电机的电子换向装置增加了控制系统成本和技术复杂性，且在强电磁干扰场合可靠性较低。中国发明专利CN106685148A和中国实用新型专利CN206294034U“一种机电混合无弧换向的多相直流方波电机”提出了将两种换向方法结合的机械-电子混合换向，利用电刷和机械换向器实现电子换向装置的导通方式，并通过续流电路解决了机械换向过程中的电弧问题。但该混合换向装置只能抑制电刷从电源换向片分离时的分断电弧。如果电机运行在轻载状态，电容在正向换向过程中没有充电到直流电源电压，电刷和电源负极换向片在两者即将接触时存在电压差。如果该电压差超过起弧电压就将产生合闸电弧。同理，如果电容在反向换向过程中没有放电到零，也会产生合闸电弧。虽然合闸电弧在电刷接触到电源换向片后就自动熄灭，但是产生电弧的回路中仅有电弧电压和接触电阻能限制电流，导致电弧电流较大。因此合闸电弧对电刷和换向器的危害不能忽视。

综上所述，如何克服现有机械-电子混合换向装置的不足，特别是合闸电弧问题，已经成为亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种不控型机械-电子混合换向装置，包括机械部分和电子部分，其特征在于，机械部分包括换向器和电刷，相邻两个所述电刷互差120°机械角度，电子部分为续流电路，换向器和续流电路固定在电机外壳上，电刷随着转子一同旋转以实现电刷和换向器的滑动接触，从而将直流变换为120°方波；所述换向器包括正极缓冲换向片、电源正极换向片、正向续流换向片、负极缓冲换向片、电源负极换向片和反向续流换向片，其中，正极缓冲换向片、电源正极换向片、正向续流换向片、负极缓冲换向片、电源负极换向片和反向续流换向片彼此之间绝缘，且按圆周排布；电子部分包括缓冲电容C₁、缓冲电容C₂、正向续流桥臂、反向续流桥臂、电源正极限流支路和电源负极限流支路，其中，正向续流桥臂包括二极管D₁、二极管D₂和二极管D₃，反向续流桥臂包括二极管D₄、二极管D₅和二极管D₆，电源正极限流支路包括电阻R_PP、电感L_PP和二极管D_PP，电源负极限流支路包括电阻R_NP、电感L_NP和二极管D_NP。

优选的，所述不控型机械-电子混合换向装置运行时，每相绕组通过电刷依次与正极缓冲换向片、电源正极换向片、正向续流换向片、负极缓冲换向片、电源负极换向片和反向续流换向片滑动接触，并再次到达正极缓冲换向片开始下一个循环，电刷和换向器的滑动接触实现了绕组电流的换向，一个周期内每相绕组依次正向导通、正向换向、反向导通、反向换向。

优选的，一次完整的换向过程包括关断和开通，其中，关断是电刷从当前电源换向片脱离并接触到续流换向片，从而将导通相关断的过程；开通是电刷从续流换向片脱离并接触到下一个电源换向片，从而将截止相开通的过程。

优选的，电容C₁和电容C₂并联。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：