CN2904447Y - 定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机。现有的带霍尔元件的无刷直流电动机，安装霍尔片时，很不方便，且轴向长度过大。为解决上述技术问题，本实用新型包括含定子、转子、前后端盖和轴承的电机本体、霍尔位置传感器(简称霍尔片)和充当电子换向开关的印制电路板，其特征在于：定子冲片上具有放置霍尔片的特定槽形，霍尔片直接放置在定子铁心的霍尔片槽内，霍尔片的引脚连结于所述印制电路板上。这样本实用新型的霍尔片可以直接放入定子铁心的霍尔片槽内，不增加电机轴向长度，不需要调整传感器位置，提高了传感器的位置分布精度和整体运行性能。具有结构简单，制造方便的优点，主要用作调速电机、控制电机。

Description

定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机

技术领域

本实用新型涉及一种无刷直流电动机，特别涉及一种定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机。

背景技术

近代无刷直流电动机普遍采用开关霍尔元件(简称霍尔片)作位置传感器，三相电机用三个霍尔片。放置霍尔片的常规方法有两种。一种是让转子永磁体长出定子铁心一些，霍尔片放在对应长出的永磁体外表面空间，直接检测永磁转子表面磁场变化的信号；另一种是转子上加装一个与转子永磁体极数相同的辅助永磁体磁环，将霍尔片放在辅助永磁体环的表面空间，可以获得相同极数的方波霍尔信号。霍尔片沿圆周位置的确定也有两种方法。一种是做成圆周方向位置可调，电动机出厂时经调试确定；另一种是安装时确定，即与定子相绕组轴线有确定的相对位置关系，如果用辅助磁环，还要求它与转子永磁体磁极位置相一致或有固定的相对关系。电动机的轴向长度大，需要调整传感器位置，很不方便！

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机。

定子冲片有霍尔片槽的无刷直流电动机采用如下方案实现：与标准的电动机一样，该电动机也由定子、转子、前后端盖和轴承等部件构成，其特征在于该无刷直流电动机的霍尔元件放置在定子铁心上特定的霍尔片槽内，定子铁心冲片上的槽形有两种，一种是标准槽形，另一种通常为三个槽是异形的，其槽口原来放置槽楔的位置，设计成与常用霍尔片外形相匹配的尺寸。

霍尔元件的引脚焊在一块印刷电路板上，输出信号直接或经处理后引出。印刷电路板放置在定子绕组端部外面，在后端盖内，需要时可以兼起定子线圈端部联接的作用。

霍尔元件引出信号，有严格的相位关系要求。首先是三个霍尔元件的信号应相互错开120°电角度，当三个霍尔片槽在空间相距120°空间角度时，就会要求电动机的极对数不是3的倍数，这说明本专利电动机的特点之一是极对数不为3的倍数。

其次霍尔元件的信号与相应相绕组反电势波形之间有严格的相位关系要求。在方波120°导通方式驱动条件下，要求霍尔元件信号滞后相应相电势30°电角度。也就是说相绕组的中心线与转子某一磁极中心线一致时(反电势瞬时值为零)，相应的一个霍尔元件的中心线应距某一极间中心线±30°电角度。这就对定子槽数和转子极数的关系有一定的限制，可用下面的关系式表示，

1、相绕组中心线在某一齿中心线上时，

$N_s=\frac{12n+6}{6m+3\±1}\·p---\left(1\right)$

2、相绕组中心线在某一槽中心线上时，

$N_s=\frac{12n}{6m+3\±1}\·p---\left(2\right)$

其中：N_s——定子槽数；

      p——转子极对数；

      n——任意正整数；

      m——另一任意正整数。

采用上述技术方案后，本实用新型的霍尔片可以直接放入定子铁心的霍尔片槽内，不增加电机轴向长度，不需要调整传感器位置，提高了传感器的位置分布精度和整体运行性能。具有结构简单，制造方便的优点，主要用作调速电机、控制电机。

附图说明

图1.本定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机的结构示意图；

图2.(a)有霍尔片槽的定子冲片图；

图2.(b)标准槽形示意图；

图2.(c)带霍尔片槽的异形槽示意图；

图3.相绕组反电势与相应相霍尔元件信号的相位关系图；

图4.(a)霍尔元件位置与相绕组中心线位置关系示意图(I)；

图4.(b)霍尔元件位置与相绕组中心线位置关系示意图(II)；

图5.8极9槽电机绕组接线图；

图6.槽电势星形及相电势相量图；

图7.电机相电势与霍尔信号的相对关系图。

图中，1为前轴承、2为前端盖、3为定子、4为转子、5为后端盖、6为后轴承、7为霍尔元件、8为印制电路板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1至7所示，本实用新型的大部分结构与标准电动机相一致，稍有不同的部分是：霍尔片7，放置在定子3铁心槽内，引脚伸出铁心端部槽外，焊接在印制电路板8上。

本实例为4对极的永磁电动机，p＝4，取n＝1及m＝1，按式(1)可得

$N_s=\frac{12+6}{6+3-1}\·4=9$

即定子有9个槽的电动机，定子冲片如图1(a)所示。图中清楚地表明，第1、第4和第7槽为异形槽，其槽口处有放置霍尔片的槽形。其尺寸与市场上常见的某种霍尔元件尺寸相对应。三个霍尔片槽中心线间互相错开120°机械角度，在p＝4的情况下，即互相错开120°×4＝480°电角度，也就是120°电角度。符合三路霍尔信号互相错开120°电角度的要求。

本实例定子绕组的联接如图5所示，第1、第2和第3齿上的线圈串联成U相；相似地第4、第5和第6齿上的线圈联成V相；第7、第8和第9齿上的线圈联成W相。U、V和W相绕组接成Y形。8极9槽电机的槽距角为40°机械角度，等于160°电角度，于是该实例电机的槽电势星形及相电势相量如图6所示，显见U相绕组中心线在第2齿的中心线上，与第2槽的中心线相距 齿距角，由于n＝1，与该相对应的霍尔元件的中心线应与第1槽的中心线相一致，即第1槽应为有霍尔片槽的异形槽，如图5所示。这样本实例电机的绕组即符合三相对称的原理，与霍尔信号的关系也符合方波120°导通的驱动要求。

如果是180°导通的驱动或正弦波驱动时，要求霍尔信号与相应的反电势同相位。只要把三相绕组从Y接改成△接，则△接绕组的等效Y形绕组，其等效相绕组的反电势与原△接绕组相应相的反电势正好移过30°电角度，如图7所示。符合正弦波驱动或180°导通驱动的要求。

Claims (4)

1、一种定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机，包括含定子、转子、前后端盖和轴承的电机本体、霍尔位置传感器——简称霍尔片和充当电子换向开关的印制电路板，其特征在于：定子冲片上具有放置霍尔片的特定槽形，霍尔片直接放置在定子铁心的霍尔片槽内，霍尔片的引脚连结于所述印制电路板上。

2、根据权利要求1所述的定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机，其特征在于：定子上有三个霍尔片，相互错开120°电角度。

3、根据权利要求1所述的定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机，其特征在于：转子极数不为3的倍数，且定子槽数与转子极数间符合下述关系式①或②的表示：

①、相绕组中心线在某一齿中心线上时，

$N_s=\frac{12n+6}{6m+3\±1}\·p...\left(1\right)$

②、相绕组中心线在某一槽中心线上时，

$N_s=\frac{12n}{6m+3\±1}\·p...\left(2\right)$

其中：N_s——定子槽数；

      p——转子极对数；

      n——任意正整数；

      m——另一任意正整数。

4、根据权利要求1所述的定子铁心有霍尔片槽的无刷直流电动机，其特征在于：采取方波120°导通方式驱动时，定子三相绕组Y接；采取方波180°导通方式或正弦波驱动时，定子三相绕组Δ接。

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