[发明专利]电子换向式直流电动机

说明书

一种直流电动机。

传统的直流电动机，磁极位于机座上，旋转的电枢、即转子，通过换向器和其表面用弹簧压合的电刷与直流电源相连。由于电刷与换向器表面的换向片滑动接触，产生机械磨损和电火花，因此，经过一段使用后，换向器表面氧化、光洁度下降，使换向器与电刷之间的接触电阻增大、温度增加、容易损坏，而损向器的修复很困难，影响正常使用。

本发明目的，在保正直流电机起动转矩大、调速性能好等优点的前提下，提供一种用电子换向器代替目前由若干个换向片组成的机械式换向器;并且将原来旋转的电枢改为旋转的磁场，原来固定于机座上的磁极改为通有交变电流的定子绕组，通过换向信号发生器及相应电路控制的电子换向式直流电动机。

本发明技术解决方案：

将现有直流电动机转子结构改为：通过滑环与电刷相连的磁极（对于小型直流电动机，转子可以是永久磁极，此时可省掉滑环和电刷，即不需要励磁），即同步电动机转子结构（可以是显极式或隐极式）;将现有直流电动机定子固定的磁极，改为通有交变电流的定子绕组。该交变电流的参数决定于放在电机转轴非输出端的换向信号发生器，该换向信号发生器结构为：与转轴同轴旋转的两个转子轮，其上

图3为本发明电路框图。

图4为本发明工作原理图。其中图4（a）和图4（b）分别为直流电机运行过程中，电机转子和与其同轴转子轮的两个瞬间位置图。

在图1-4中，1转子轮磁芯、2转子轮、3磁芯、4换向器初线圈、5换向器次级线圈、6换向器外壳、7滑环、8电刷、9刷架、10滑环座、11轴承、12定子铁芯、13定子绕组、14转子铁芯、15励磁线圈、16转子轴、17、19、20端盖、18机座、21螺丝、22弹簧、23励磁线圈引线、24换向信号发生器引线（初级线圈引线2根、次级线圈引线12根）、25高频振荡器、26放大器、27整形放大电路、SW₁～SW₆电子开关、C电容。d、e，f、g，h、i分别为换向信号发生器正向次级线圈A、B、C的输出端，j、k，m、n，p、q分别为换向信号发生器负向次级线圈A、BC的输出端。另外，两个转子轮2上的转子轮磁芯1，其中心线均在同一转子轴线上;与两个转子轮2对应的，通有高频电流的两套换向器初级绕组并联，而每套的三组换向器初级线圈4之间串联。

下面结合附图说明本发明最佳实施例。

高频振荡器25输出的高频电流，经放大器26放大后，输入到换向器初级线圈4上，同时在换向器次级线圈5上感应出高频电压，由于换向信号发生器中，转子轮2上的转子轮磁芯1，它的位置决定于与其对应的换向器次级线圈5的电压值，因此，转子轮磁芯1不同位置使与其对应的换向器正、负向次线圈输出端（A、B、C、A、B各有一个转子轮磁芯;通有高频电流的换向器初级线圈，产生调制信号的换向器次级线圈和磁芯作为电子换向信号发生器定子绕组。

上述方案构成电子换向式直流电动机。其运行过程分两步：首先，由振荡器输出的高频电压（经放大器放大后），在换向器初级线圈上产生高频电流，经电磁耦合后，在换向器次级线圈感应出高频调制信号，该信号经相应电路处理后，导通或截止相应的电子开关，使直流电源按一定规律加至相应的定子绕组上，使其产生与转子提前90°的旋转磁场，吸引转子旋转;其次，当转子旋转后，位于转子轮上的转子磁芯使换向信号发生器内的磁阻发生变化，相对改变换向器初、次极绕组的电感量，使换向器次级线圈所输出的高频调制调幅信号改变相应的电子开关导通顺序使直流电动机工作。

本发明优点：

1、起动转矩大，调速范围广，调速平滑，与电网不产生无功负荷，因此省电。

2、由于定子绕组上的散热性能比现有直流电动机旋转电枢散热性能好，所以体积可以减小，而功率可以增大。

3、本产品最适用于微小型直流电机，因为微小型直流电机不需要励磁，直接用永磁材料制做转子，可制成无刷直流电动机。

下面结合附图说明本发明最佳实施例。

图1为本发明剖面图。

图2为本发明A-A、B-B、C-C剖面示意图。C），输出不同的电压值，当该电压值达到对应整形放大器的阀值电压时，该整形放大器有脉冲电压输出，使对应的电子开关导通（如图4（a）中的电子开关SW₁、SW₂、SW₆导通;图（b）中的SW₂、SW₆导通），此时、直流电源E经相应的电子开关向电机定子绕组输入交变电流，使其产生与转子提前90°的旋转磁场，吸引转子旋转。当转子旋转后，位于转轴非输出端的转子轮也同轴旋转，转子轮上的转子磁芯使换向器内的磁阻发生变化，相对改变换向器初、次级线圈的电感量，使换向器次级线圈所输出的高频调制调幅信号改变相应的电子开关导通顺序，使直流电机工作。