CN1074065A

CN1074065A - 无刷印制绕组永磁直流电机

Info

Publication number: CN1074065A
Application number: CN 92100818
Authority: CN
Inventors: 齐庆南; 曾立敏; 徐解来
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-07-07

Abstract

本发明是一种无刷印制绕组永磁直流电动机。本发明电枢采用照相蚀刻方法制成一定图案铜导条 (即线圈边)，用四层至六层经热压、焊接后构成波绕组(电枢)片，电源线固定焊接在电枢上，磁场由环形整体分段充磁的磁钢构成，利用磁场与电流的反作用，使磁钢旋转，带动输出轴转动。本装置由于取消炭刷摩擦带来的各种弊端，增加了电机的使用寿命。本装置可用于纺织，仪表，机械、交通、自动化机器和家用电器等领域。

Description

本发明涉及一种应用印制电路制成绕组的无刷永磁直流电机，它能广泛应用于纺织、军工，自动精密仪器和家电等领域，属电力系统动力领域。

美国专利US-3737697号和欧洲专利EP-0374805号公开了转子用印制电路制作的印制绕组电机，（见图1、2），其主要特征是印刷电路板采用精冲成形，线圈绕组为96×4线圈边6极，定子用单边、单体磁钢组合而成，使用炭刷引入电流，电刷换向，采用上述方法制造印制绕组电机，主要存在下列缺点：（1）单边磁钢对转子不可避免地会产生单向磁拉力，由于转子与定子之间的气隙，必须保持一定距离气隙、距离太小，定子和转子会产生摩擦，气隙距离太大，磁场强度减弱，电机动力下降，因此制造和装配电机需要保证一定的精度，增加了生产难度。（2）采用电刷换向，与电刷接触的铜片转子因相互磨损，转子寿命较短;转子与电刷之间会产生发热和产生火花，从而升高电机内部温度和对电器产生干扰;增大了运动时的阻力。同时由于炭刷的磨损，磨下来的粉会引起线圈短路等缺点。

本发明的目的在于提出一种制作转子线圈的工艺，使转子线圈的物理性能更稳定，同时采用整体双边永磁钢，消除并平衡转子与定子之间存在的单边磁拉力，避免转子端面摇摆而与磁钢产生相擦现象。

本发明的另一个目的是提出一种无刷的印制绕组电机，它是改变传统电机转子动，定子不动的概念，使转子不动，定子旋转，从而消除由于炭刷与转子之间的摩擦带来的各种缺点。

本发明的目的是通过下列方法和结构实现的：

按设计的要求，先绘制出由辐射线及渐开线共同构成的导线线圈平面图形，其导线数最好为107条×4线圈边10极，把放大绘制的转折图缩小为符合设计尺寸大小的阴纹底板（黑底白线底板），再用阴纹底板通过印象盒复印成供转子线圈板（即电解铜箔基片）感光落样用SO软片阴纹板（白底黑线条板），通过照相制板，在电解铜箔（含铜99.99%）基片上感光落样制作耐腐蚀图形，经腐蚀后得到具有按设计要求绘制图样的单面片。将单面片表面油脂清除后，调整好导条间距，经和热至165～175℃，加压至100Kg/cm²并保持20～30分钟的热压整平工序后，再将带胶的绝缘玻璃丝布放置于两个单面片之间，两块单面片的导条对齐经加热至165～175℃，加压至50Kg/cm²，并保持1～1.5小时后取出，焊接两个单片内孔端和外延端对齐的导条，从而制得一个印制绕组线圈，按上述工序，将两个或者数个印制绕组线圈压制焊接成一定设计要求规格的薄片印制绕组线圈电枢。

用本发明工艺生产的产品结构是：与电枢固定连接的固定轴上套装上二个轴承，轴承上连接有磁钢架，磁钢架的内部对称地装有二块环形永磁磁钢;磁钢架上的传动轴与本装置机壳之间有滚动轴承，电机机壳相应部位装有一个由磁敏元件（或者光敏元件）和大功率三极管（或者可控硅）等元件共同构成的无触点开关电路，本装置的电源线可直接与转子固定连接。在上述所述磁钢架内装有的二块环形永磁磁钢，是通过整块环形永磁磁体、按设计要求分区域地充磁、使环形磁钢上形成具有若干个N极或S极的环形磁钢，在环形磁钢的N极（或者S极）下须装上一段隔磁材料或光盘。

由于本发明装置内装有两块充过磁的永磁环形磁钢，因此在两个磁钢之间存在磁场，当电枢通电后，磁场对电枢产生作用力，电枢被固定，磁钢在反作用的力作用下旋转，从而带动输出轴转动。为了随时保持磁钢的反作用力，须用磁敏元件或光敏元件随时测出磁钢的N极和S极、经无触点开关电路控制，及时改变流入电枢线圈电流方向。磁钢才会连续不断地转动。

下面结合附图就本发明实施例作进一步描述，但本发明的特性并不只限此例。

图1为美国专利US-3737697号公开的结构示意图;

图2为欧洲专利EP-0374805号公开的结构示意图;

图3为本发明的结构示意图;

图4为本发明印制绕组线圈的绘制图样类型示意图;

图5为本发明电枢截面示意图;

图6为本发明永磁磁钢体上充磁区域示意图;

图7 a、为光敏元件使用的无触点开关电路;

b、为磁敏元件使用的无触点开关电路;

图8 a、为光敏元件使用在本发明装置上的示意图;

b、为磁敏元件使用在本发明装置上的示意图;

采用0.3毫米厚的紫铜带经表面打毛精冲成型后用照相制板的方法，将图4所绘图案印制在铜片上得单面片再将单面片表面脂清洁处理（即用碱溶液去油脂处理-去污粉刷洗-流水刷洗烘干）再调整导条间距，加热至165℃加压至100Kg/cm²，保持20分钟后的热压整平工艺取出，把带胶的绝缘玻璃丝布（含胶量40～44%，可溶性＞90%，挥发物含量＜0.2%，流动度14～22）放置于两块单面片之间对齐单面片上各导线的头尾经加热至175℃，加压至50Kg/cm²，保持1小时，取出后焊接内圈和外圈，制成单个线圈，根据设计要求和输出功率要求，把数个线圈之间用同样的工艺制作，得到印制线圈电枢。

按发明装置的内部结构示意图安装本装置，电线从与转子固定连接的固定轴内引入，直接焊接在转子线圈线头上，环形永磁磁钢经分区域充磁后，对称地安装在磁钢架内部，无触点开关电路安装在电机机壳外部，通电后，当T1、T4饱和导通磁，T2、T3截止时，电流由A流向B，当T1、T4截止，T2、T3饱和导通过时，电流由B流向A，钢架在磁场反作用力下转动从而带动输出轴转动，检测电路随时检测磁钢磁极，不断控制变化电流方向，保证转动轴不间断转动。

本装置电枢由于采用照相蚀刻方法制作铜导条（即线圈边），因此能保证大量生产制造的精度，同时采用环形双磁钢和不用炭刷的方法，消除单向磁拉力及消除炭刷带来的弊病，增加电机的使用寿命。应用本发明方法，根据不同的使用情况，可生产制作1瓦至几千瓦的印刷绕组无刷直流电机，可广泛用于各种机器和仪表上。

本装置具有机械惯性小，后动力矩大，调速范围宽，电枢电感小，散热好，耗铜省，体积小等优点，可广泛用于纺织行业，机械行业、交通行业仪表行业，家用电器行业等领域。

1-电枢转子壳;2-导板;3-磁钢;4-电刷;5-电机外壳;6-转动轴;7-电机外壳;8-电枢转子;9-电刷;10-转动轴;11-磁钢：501-固定轴;502-滚动轴;503-电枢;504-磁钢;505-滚动轴承;506-转动轴;507-电枢单面片;508-电动外壳;509-磁钢架;501-线圈导线;511-孔洞;512-隔磁材料;513-磁敏元件;514-光盘。

Claims

1、一种无刷印刷制绕组水磁直流电机，由盒盖(508)、盒体(508)、电枢(503)、磁钢(504)、转动轴(506)组成，其特征在于电枢线圈板是用紫铜箔为基片，通过照相制板腐蚀后形成具有一定图形的单面片，两张单面片中间夹一层绝缘层经热压成型制成双面片整体，再通过内及端外端焊接，制成印刷绕组线圈，将数个印刷绕组线圈按需要顺序和压制构成有数个线圈的电枢。

2、根据权利要求1所述的无刷印制绕组永磁直流电机，其特征在于与电枢（503）、固定连接的固定轴（501）、上套装有二个轴承（502）、轴承上连接有磁钢架（509）、磁钢架的内部对称地装有二块环形永磁磁钢（504）、磁钢架上的传动轴（506）、与电机机壳（508）、之间装有滚动轴承（505）、电机机壳内装有一个由磁敏元件或者光敏元件组成的无触点开关检测电路。

3、根据权利要求1或2所述的无刷印制绕组直流电机，其特征在于电枢单面片是由辐射线及渐开线共同构成平面线圈导条（510），导条数按要求决定，单面片经加热至165～175°，加压至100Kg/cm²并保持20～30分钟的热压整平工序后，再将带胶的绝缘玻璃丝布（506），放置于两单面片（509）之间，经加热至165～175℃，加压至50Kg/cm²，并保持1小时，取出焊接内端和外端，制得一个印制绕组线圈，按同样的工艺方法将数个印刷绕组线圈压制焊装为印制绕组电枢（503）。

4、根据权利要求1或2所述的无刷印制绕组直流电机，其特征在于磁钢（504）为环形整体永磁磁钢，磁钢按设计要求分区域充磁，形成具有若干N极或S极的磁钢，在N极或者S极下装有一段隔磁材料（512）或装有一个光盘系统（514）。

5、根据权利要求2所述的无刷印制绕组直流电机，其特征在于无触点开关电路是由磁敏元件或者光敏元件，与大功率三极管或可控硅等元件构成。