[发明专利]恒功率无刷直流电动机

说明书

                           技术领域

本发删涉及一种新型的电动机系统，特别是，涉及一种高效节能的恒功率无刷DC电动机，具有从低速到高速的良好的速度转换特性，没有转矩脉动；利用低电压能产生高功率；具有优异的稳定速度特性和高的效率、紧凑的结构；无需冷却系统；以及能够以低生产成本全自动化制造。

                           背景技术

常规的DC电动机存在的问题是其电刷和换向器(整流子换向tator)随时间的推移会磨损，制造复杂和高生产成本。特别是，利用常规的大容量电动机难于达到6000转/分的高转速。AC逆变器(供电的)电动机，起动转矩低，所需控制器成本高，不能产生恒功率。此外，磁阻电动机在制造成本、尺寸和重量方面劣于其它电动机并且不能产生恒功率。无刷DC电动机广泛用作小尺寸的电动机。然而，难于在加工其上固定转子的永磁铁的表面，其控制器实行4象限(four-quadrant)控制，成本高以及不能产生恒功率。另外该无刷DC电动机不能完全解决旋转不均匀、转矩脉动和发热的问题。

                           本发明公开

因此，本发明涉及一种恒功率无刷DC电动机，其基本避免了由于相关现有技术的局限性和缺点带来的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种恒功率无刷DC电动机，其没有转矩脉动；利用低电压能产生高功率；具有优异的稳定速度特性和高的效率、紧凑的结构；无需冷却系统；以及能够以低生产成本全自动化制造。

为了获得本发明的目的提供一种恒功率无刷DC电动机，其包含：一定子，按相和极性并联绕制，由多(n)相构成；定子的每个绕组线圈彼此不相连接，而是连接到n个完全H形桥式电路中的每一个，n个完全H形桥式电路并联连接到DC电源；一转子，具有预定数量的磁极，需要其将磁通集中在该转子区域；换向编码器，包含检测区域和非检测区域，换向编码器由外部设置转子轴的一侧；以及两个光传感器，设置在每一相，两个光传感器连接到每相的半个H形桥式电路，以便导通/关断该半个H形桥式电路，确定换向编码器中的各传感区域之间的间距，以便使n相中的α相能始终励磁，α个光传感器识别励磁的α相。

最好，定子具有窄槽以消除抵消(cancel)现象。利用各检测区域之间的间距确定n相中将励磁的相数，利用如下的表达式确定该各检测区域之间的间距：

各检测区域之间的间距＝(2π×需励磁的相数)/(转子极数×电动机的相数)(°)

利用如下的表达式确定在换向编码器中的检测区域的数量

检测区域的数量＝(转子极数)/2

利用如下的表达式确定在一传感器盘上的各传感器之间的间距

各传感器之间的间距＝2π/(转子极数×电动机相数)(°)

在n相中，除了β相不励磁以外的α相始终励磁。最好β≥1，β对应于未励磁的相数。

本发明的恒功率无刷DC电动机为多相例如2，3，4，5，6，…，n相，由励磁的1，2，3，4，5，6，…，α相和非励磁的1，2，3，4，5，6，…，β相构成，交替更迭励磁的各相和非励磁的各相，起动和旋转。转子由永久磁铁构成，定子由独立的多相绕组构成，换向编码器由外部固定到转子轴的一侧。n相包含2n个连接到开关转换(switching)级的传感器，以便检测转子的位置，指示电流的方向和时间区间，因此，起动和旋转电动机。定子、转子、传感器和控制器自动装配构成，故降低了制造成本。

应理解，上面的一般介绍和下面的详细介绍都是示范性的和解释性的，意在对权利要求限定的本发明提供进一步的解释。

                         附图的简要说明

为进一步理解本发明所包含的并构成说明书的一部分的附图表示本发明的实施例，与说明书一起用于解释本发明的原理：

附图中：

图1是本发明的恒功率无刷DC电动机方块示意图；

图2A表示本发明的恒功率无刷DC电动机中的光传感器的背面；

图2B是图2A中所示传感器的横断面图；

图3A表示用于消除抵消(cancel)电枢磁通现象的消除抵消槽；

图3B表示5相6极电动机中的定子绕组；

图4A表示在层叠的硅钢片中插有条形永久磁铁的6极内转子；

图4B表示由层叠的硅钢片之外插入条形永久磁铁的16极外转子；

图4C表示6极电磁式转子的滑环；

图5A表示5相电动机的驱动电路；