一体化无刷直流测速发电机及其制作的过程

来源：英雄联盟决赛压注    发布时间：2024-05-06 04:00:23

  本发明涉及一种一体化无刷直流测速发电机及其制作方法，属于测速发电机技术领域。

  目前，现存技术中的测速发电机普遍采用组合式结构，即一般都会采用无刷电动机和有刷测速发电机进行组合形成测速发电机组，或者采用无刷电动机和交流发电机组合成测速发电机组，这种组合式结构的测速发电机组由于前者采用了有刷测速发电机，因此存在着常规使用的寿命较短、同时可能会产生火花和干扰的缺点；而后者由于其交流发电机的输出电压无法反映旋转方向，需要额外增加转向信号，因此存在着结构很复杂，而且工作性能也不太稳定的缺点；此外，现有的组合式结构测速发电机组还存在着体积大、制作成本比较高的问题。

  本发明的目的是提供一种体积小、结构相对比较简单紧凑、并且制作成本较底、工作性能较稳定的一体化无刷直流测速发电机及其制作的过程，以克服现存技术的不足。

  本发明是这样实现的本发明的一体化无刷直流测速发电机的制作的过程为它在无刷直流电动机的定子铁心槽内同时嵌放有电动机绕组和测速发电机绕组，使无刷直流电动机和无刷直流测速发电机两者共用同样的定子铁心和同样的转子及同样的主极励磁磁钢。

  采用本发明的方法制作的一种一体化无刷直流测速发电机为它包括设有定子铁心5和转子6的无刷直流电动机，在转子6上安装有主极磁钢7，在无刷直流电动机的定子铁心5的槽内嵌放有电动机绕组1和测速发电机绕组3，并且在无刷直流电动机的端盖8上安装有位置传感器9，在转子6上固定有跟踪磁钢10。

  在无刷直流电动机的定子铁心5的槽内通过槽楔4卡固有槽绝缘体2，并且电动机绕组1和测速发电机绕组3嵌放在槽绝缘体2内。

  位置传感器9分别输出电信号到电子换向逻辑运算电路11和电子模拟开关电路12，电子换向逻辑运算电路11输出电信号到三相桥式功率放大电路13，三相桥式功率放大电路13输出电信号到电动机绕组1；测速发电机绕组3的电信号也输入到电子模拟开关电路12，电子模拟开关电路12输出电信号到放大滤波电路14的输入端，放大滤波电路14的输出端输出直流电信号。

  由于采用了上述技术方案，本发明在定子铁心槽内同时嵌放电动机绕组和测速发电机绕组，将无刷直流电动机和无刷直流测速发电机两者共用定子铁心、共用主极励磁磁钢、共用位置传感器。采用这种结构可以极大缩小机组的体积，除了在定子铁心槽内增加一套测速发电机绕组外，没有附加任何其他的结构，因此大大简化了传统测速发电机组的结构，并且大幅度的降低了制作成本；此外，本发明用电子换向替代传统的机械换向实现无刷直流电动机的电流切换和无刷直流测速发电机的电压信号切换，使电动机实现连续旋转同时使测速发电机输出正比于转速和转向的电压信号。本发明的无刷直流电动机工作方式与普通无刷电动机类似，而无刷测速发电机绕组发出的是交流电，然后采用电子模拟开关根据其转向进行正电平或负电平的选通，拼接成正比于转向和转速的直流输出电压，以此来实现了无接触式换向。因此，本发明与现存技术相比，本发明不仅仅具备体积小、结构相对比较简单紧凑的优点，而且还具有制作成本底、工作稳定性很高的优点。

  附图1为本发明的结构示意图；附图2为本发明的电动机绕组和测速发电机绕组嵌放在定子铁心槽内的结构示意图；附图3为本发明的控制电路原理示意框图。

  具体实施例方式可采用在无刷直流电动机的定子铁心槽内同时嵌放有电动机绕组和测速发电机绕组方法制作一体化无刷直流测速发电机，使其无刷直流电动机和无刷直流测速发电机两者共用同样的定子铁心和同样的转子及同样的主极励磁磁钢。

  在采用本发明的方法制作一体化无刷直流测速发电机时，可采用现有的设有定子铁心5和转子6的无刷直流电动机进行制作，其无刷直流电动机可采用4对极、24槽的结构，制作时，按传统方式在转子6上安装主极磁钢7，然后在无刷直流电动机的定子铁心5的槽内嵌放上电动机绕组1和测速发电机绕组3，在无刷直流电动机的定子铁心5的槽内嵌放上电动机绕组1和测速发电机绕组3时，最好是先将电动机绕组1和测速发电机绕组3嵌放在槽绝缘体2内，然后再通过槽楔4将槽绝缘体2卡固上在无刷直流电动机的定子铁心5的槽内，最好将电动机绕组1按传统的方式绕制成三相Y型绕组，将测速发电机绕组3绕制成六相绕组，由于测速发电机不需要功率输出，只要保证工艺性，所以可选用非常细的漆包线，因此测速发电机绕组在槽内占的空间非常小，几乎能不考虑对槽满率的影响；在无刷直流电动机的端盖8上安装上三相位置传感器9，该三相位置传感器可采用传统的霍尔集成电路，在转子6上固定上跟踪磁钢10，并使跟踪磁钢10在随转子6转动到位置传感器9的位置时，该位置传感器9能够感应到磁钢信号；然后将位置传感器9的输出信号分别输到一个电子换向逻辑运算电路11和一个电子模拟开关电路12，电子换向逻辑运算电路能选用的通用电路非常多，如摩托罗拉公司生产的mc33035型号的电路，而电子模拟开关电路能选用的市场上的型号也较多，但是必须选用可以双电压工作且满足输出要求的，如要求输出的最高电压范围为±12V，就必须选用工作电压在±12V以上的电路，在本实施例中选用Harri公司生产的型号为HI-548的八选一电子模拟开关电路；将电子换向逻辑运算电路11输出的电信号接到一个常规的三相桥式功率放大电路13，并使该三相桥式功率放大电路13输出的直流电信号输到电动机绕组1将测速发电机绕组3的电信号也输入到电子模拟开关电路12，并将电子模拟开关电路12的输出电信号接到一个放大滤波电路14的输入端，该放大滤波电路14的输出端所输出的电信号就是表示测速发电机转速的直流电信号，放大滤波电路14最好采用市场上出售的精密高速运放构造二阶有源滤波电路，这样做才能够达到非常好的滤波效果。

  本发明的工作原理为其三相位置传感器根据定子与转子的位置关系反馈三路互差120°电角度、脉宽180°电角度的方波电信号，该方波电信号经过电子换向逻辑运算电路运算后输出六路互差60°电角度、脉宽120°电角度的方波电信号，这六路方波电信号控制三相桥式功率放大电路的六个功率晶体管的开关，从而使电动机三相绕组按照一定的时序工作，驱动电机转子旋转；此时，六相测速发电机绕组在旋转磁场激励下输出六路交流电信号，这六路交流电信号是具有一定宽度的平顶梯形波电信号，该平顶梯形波电信号输入到八选一电子模拟开关电路后，经过三相传感器的方波信号编码选通，在不同的时序选通六相绕组不同相的平顶部分，每时序选通宽度为60°电角度，电机旋转一周有六个时序状态，六状态依次循环选通，从而拼接成一个直流电平，该直流电平经过放大滤波电路适当的放大和滤波后，即输出满足规定的要求的反馈电机转速和转向的直流电信号。

  1.一种一体化无刷直流测速发电机的制作的过程，其特征是它在无刷直流电动机的定子铁心槽内同时嵌放有电动机绕组和测速发电机绕组，使无刷直流电动机和无刷直流测速发电机两者共用同样的定子铁心和同样的转子及同样的主极励磁磁钢。

  2.一种一体化无刷直流测速发电机，它包括设有定子铁心(5)和转子(6)的无刷直流电动机，在转子(6)上安装有主极磁钢(7)，其特征是在无刷直流电动机的定子铁心(5)的槽内嵌放有电动机绕组(1)和测速发电机绕组(3)，并且在无刷直流电动机的端盖(8)上安装有位置传感器(9)，在转子(6)上固定有跟踪磁钢(10)。

  3.根据权利要求2所述的一体化无刷直流测速发电机，其特征是在无刷直流电动机的定子铁心(5)的槽内通过槽楔(4)卡固有槽绝缘体(2)，并且电动机绕组(1)和测速发电机绕组(3)嵌放在槽绝缘体(2)内。

  4.根据权利要求2所述的一体化无刷直流测速发电机，其特征是电动机绕组(1)为三相Y型绕组，测速发电机绕组(3)为六相绕组。

  5.根据权利要求2所述的一体化无刷直流测速发电机，其特征是位置传感器(9)分别输出电信号到电子换向逻辑运算电路(11)和电子模拟开关电路(12)，电子换向逻辑运算电路(11)输出电信号到三相桥式功率放大电路(13)，三相桥式功率放大电路(13)输出电信号到电动机绕组(1)；测速发电机绕组(3)的电信号也输入到电子模拟开关电路(12)，电子模拟开关电路(12)输出电信号到放大滤波电路(14)的输入端，放大滤波电路(14)的输出端输出直流电信号。

  本发明公开了一种一体化无刷直流测速发电机及其制作的过程，它在无刷直流电动机的定子铁心槽内同时嵌放有电动机绕组和测速发电机绕组，使无刷直流电动机和无刷直流测速发电机两者共用同样的定子铁心和同样的转子及同样的主极励磁磁钢。本发明除了在定子铁心槽内增加一套测速发电机绕组外，没有附加任何其他的结构，因此大大简化了传统测速发电机组的结构，并且大幅度的降低了制作成本；此外，本发明用电子换向替代传统的机械换向实现无刷直流电动机的电流切换和无刷直流测速发电机的电压信号切换，使电动机实现连续旋转同时使测速发电机输出正比于转速和转向的电压信号。本发明不仅仅具备体积小、结构相对比较简单紧凑的优点，而且还具有制作成本低、工作稳定性很高的优点。