專利名稱：無刷印制繞組永磁直流電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用印制電路制成繞組的無刷永磁直流電機，它能廣泛應用于紡織、軍工，自動精密儀器和家電等領域，屬電力系統(tǒng)動力領域。
美國專利US－3737697號和歐洲專利EP－0374805號公開了轉(zhuǎn)子用印刷電路制作的印制繞組電機，(見

圖1、2)，其主要特征是印刷電路板采用沖壓成形，線圈繞組為96 4線圈邊6極，定子用單邊、單體磁鋼組合而成，使用碳刷引入電流，電刷換向，采用上述方法制造印制繞組電機，主要存在下列缺點(1)單邊磁鋼對轉(zhuǎn)子不可避免地會產(chǎn)生單向磁拉力，由于轉(zhuǎn)子與定子之間，必須保持一定距離氣隙、距離太小，動子和轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生摩擦，氣隙距離太大，磁場強度減弱，電機動力下降，因此制造和裝配電機需要保證一定的精度，增加了生產(chǎn)難度。(2)采用電刷換向，與電刷接觸的銅片轉(zhuǎn)子因相互磨損，轉(zhuǎn)子壽命較短；轉(zhuǎn)子與電刷之間會產(chǎn)生發(fā)熱和產(chǎn)生火花，從而升高電機內(nèi)部溫度和對電器產(chǎn)生干攏；增大了運動時的阻力。同時由于炭刷的磨損，磨下來的粉會引起線圈短路等缺點。
本實用新型的目的在于提出一種制作電樞線圈的工藝，使電樞線圈的物理性能更穩(wěn)定，同時采用整體雙邊永磁鋼，銷除并平衡電樞與定子之間存在單邊磁拉力，避免電樞端面搖擺而與磁鋼產(chǎn)生相擦現(xiàn)象。
本實用新型的另一個目的是提出一種無刷的印制繞組電機，它是改變傳統(tǒng)電機轉(zhuǎn)子動，定子不動的概念，使轉(zhuǎn)子不動，定子旋轉(zhuǎn)，從側消除由于炭刷與轉(zhuǎn)子之間的摩擦帶來的各種缺點。
本實用新型的目的是通過下列方法和結構實現(xiàn)的按設計的要求，先繪制出由輻射線及漸開線共同構成的導線線圈平面圖形，其導線數(shù)最好為107條4線圈邊10極，把放大繪制的黑白圖縮小為符合設計尺寸大小的陰紋底板(黑底白線底板)，再用陰紋底板通過印象盒復印成供轉(zhuǎn)子線圈板(即電解銅箔基片)感光落樣用SO軟片陰紋板(白底黑線條板)，通過照相制板，在電解銅箔(含銅99.99％)基片上感光落樣制作耐蝕圖形，經(jīng)腐蝕后得到具有按設計要求繪制圖樣的單面片。將單面片表面油脂清除后，調(diào)整好導條間距，經(jīng)和熱至165～175℃，加壓至100Kg／cm2并保持20～30分鐘的熱壓整平工序后，再將帶膠的絕緣玻璃絲布放置于兩個單面片之間，兩塊單面片的導條對齊經(jīng)加熱至165～175℃，加壓至50Kg／cm2，并保持1～1.5小時后取出，焊接兩個單片內(nèi)孔端和外延端對齊的導條，從而制得一個印制繞組線圈，按上述工序，將兩個或者數(shù)個印制繞級線圈壓制焊接成一定設計要求規(guī)格的薄片印制繞組線圈電樞。
用本實用新型工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品結構是與電樞固定連接的固定軸上套裝上二個軸承，軸承上連接有磁鋼架，磁鋼架的內(nèi)部對稱地裝有二塊環(huán)形磁永磁磁鋼；磁鋼架上的傳動軸與本裝置機殼之間有滾動軸承，電機機殼相應部位裝有一個由磁敏元件(或者光敏元件)和大功率三極管(或者可控硅)等元件共同構成的無觸點開關電路，本裝置的電源線可直接與轉(zhuǎn)子固定連接。在上述所述磁鋼架內(nèi)裝有的二塊環(huán)形永磁磁鋼，是通過整塊環(huán)形永磁磁體、按設計要求分區(qū)域地充磁、使環(huán)形磁鋼上形成具有若干個N極或S極的環(huán)形磁鋼，在環(huán)形磁鋼的N極(或者S極)下須裝上一段隔磁材料或光盤。本實用新型的特征在于無觸點開關電路是由磁敏元件或者光敏元件，與大功率三極管或者可控硅電阻，電容共同構成。
由于本實用新型裝置內(nèi)裝有兩塊充過磁的永磁環(huán)形磁鋼，因此在兩個磁鋼之間存在磁場，當電樞通電后，磁場對電樞產(chǎn)生作用力，電樞被固定，磁鋼在反作用力作用下旋轉(zhuǎn)，從而帶動輸出軸轉(zhuǎn)動，為了隨時保持磁鋼的反作用力，須用磁敏元件隨時測出磁鋼的N極和S極、經(jīng)無觸點開關電路控制，及時改變流入轉(zhuǎn)子線圈電流方向，磁鋼才會連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。
以下結合附圖就本實用新型實施例作進一步描述，但本實用新型的特性并不只限此例。
圖1為美國專利US－3737697號公開的結構示意圖；圖2為歐洲專利EP－0374805號公開的結構示意圖；圖3為本實用新型的結構示意圖；圖4為本實用新型印制繞組線圈的繪制圖樣類型示意圖；圖5為本實用新型電樞截面示意圖；圖6為本實用新型永磁磁鋼體上充磁區(qū)域示意圖；圖7 a、為光敏元件使用的無觸點開關電路；b、為磁敏元件使用的無觸點開關電路；圖8 a、為光敏元件使用在本實用新型裝置上的示意圖；b、為磁敏元件使用在本實用新型裝置上的示意圖；采用0.3毫米厚的紫銅帶經(jīng)表面打毛精沖成型后用照相制板的方法，將圖4所繪圖案印制在銅片上得單面片再將單面片表面脂清潔處理(即用堿溶液去油脂處理－去污粉刷洗－流水刷洗烘干)再調(diào)整導條間距，加熱至100～165Kg／cm2加壓，保持20分鐘后的熱壓整平工藝取出，把帶膠的絕緣玻璃絲布(含膠量40～44％，可溶性＞90％，揮發(fā)物含量＜0.2％，流動度14～22)放置于兩塊單面片之間對齊單面片上各導線的頭尾經(jīng)加熱至175℃，加壓至50Kg／cm2，保持1小時后，取出后焊接內(nèi)圈和外圈，制成單個線圈，根據(jù)設計要求和輸出功率要求，把數(shù)個(至少兩個)線圈之間用同樣的工藝制作，得到印制線圈電樞。
按發(fā)明裝置的內(nèi)部結構示意圖安裝本裝置，電源線從與電樞固定連接的固定軸內(nèi)引入，直接焊接在電樞線圈線頭上，環(huán)形永磁磁鋼經(jīng)分區(qū)域充磁后，分區(qū)域涂上隔磁材料對稱地安裝在磁鋼架內(nèi)部，無觸點開關電路安裝在電機機殼外部，通電后，T1、T4飽和導通，T2、T3截止時電流由A流向B，當T1、T4截止，T2、T3飽和導通時，電流由B流向A，磁鋼架在磁場反作用力轉(zhuǎn)動從而帶動輸出軸轉(zhuǎn)動開關電路隨時檢測磁鋼磁極，不斷控制變化電流方向，保證轉(zhuǎn)動軸不間斷轉(zhuǎn)動。
本裝置電樞由于采用照相蝕刻方法制作銅導條(即線圈邊)，因此能保證大量生產(chǎn)制造的精度，同時采用環(huán)形雙磁鋼和不用炭刷的方法，消除炭刷帶來的弊病，增加電機的使用壽命。應用本實用新型方法，根據(jù)不同的使用情況，可生產(chǎn)制作1瓦至幾百瓦的印刷繞組無刷直流電機，可廣泛用于各種機器和儀表上。
本裝置具有機械慣性小，后動力矩大，調(diào)速范圍寬，電樞電感小，散熱好，耗銅省，體積小等優(yōu)點，可廣泛用于紡織行業(yè)，機械行業(yè)、交通行業(yè)、儀表行業(yè)，家用電器行業(yè)等領域。
1－電樞轉(zhuǎn)子殼；2－導板；3－磁鋼；4－電刷；5－電機外殼；6－轉(zhuǎn)動軸；7－電機外殼；8－電樞轉(zhuǎn)子；9－電刷；10－轉(zhuǎn)動軸；11－磁鋼；501－固定軸；502－滾動軸承；503－電樞；504－磁鋼；505－滾動軸承；506－轉(zhuǎn)動軸；507－電樞單面片；508－電動外殼；509－磁鋼架；510－線圈導條；511－孔洞；512－隔磁材料；513－磁敏元件；514－光盤。
權利要求1.一種無刷印刷制繞組永磁直流電機，由盒蓋(508)、盒體(508)、電樞(503)、磁鋼(504)轉(zhuǎn)動軸(506)組成，其特征在于與電樞(503)固定連接的固定軸(501)上套裝有二個軸承(502)，軸承上連接有磁鋼架，磁鋼架的內(nèi)部對稱地裝有二塊環(huán)形永磁磁鋼(504)，磁鋼架上的傳動軸(506)與電機機殼(508)之間裝有滾動軸承(505)，電機機殼內(nèi)裝有一個由磁敏元件或者光敏元件組成的無觸點開關電路，電源線直接與電樞(503)固定連接。。
2.根據(jù)權利要求1所述的無刷印制繞組永磁直流電機，其特征在于磁鋼(504)為環(huán)形整體永磁磁鋼，磁鋼按設計要求分區(qū)域充磁，形成具有若干N極或S極的磁鋼體，在N極或者S極下裝有一段隔磁材料(512)或光盤(514)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無刷印制繞組永磁直流電機，其特征在于無觸點開關電路是由磁敏元件或者光敏元件，與大功率三極管或者可控硅電阻，電容共同構成。
專利摘要本實用新型是一種無刷印制繞組永磁直流電動機，屬動力流電動機領域，本實用新型電樞采用照相蝕刻方法制成一定圖案銅導條(即線圈邊)，用四層至六層經(jīng)熱壓、焊接后構成波繞組(轉(zhuǎn)子)片，電源線固定焊接在轉(zhuǎn)子上，磁場由環(huán)形整體分段充過磁的磁鋼構成，利用磁場與電流的反作用，使磁鋼旋轉(zhuǎn)，帶動輸出軸轉(zhuǎn)動。本裝置由于取消炭刷磨擦帶來的各種弊端，增加了電機的使用壽命，本裝置可廣泛用于紡織，儀表，機械、交通、工業(yè)、自動化和家用電器等領域，有巨大的市場前景。
文檔編號H02K29/00GK2119045SQ9220280
公開日1992年10月14日 申請日期1992年2月14日 優(yōu)先權日1992年2月14日
發(fā)明者齊慶南, 曾立敏, 徐解來 申請人:齊慶南, 曾立敏, 徐解來, 納世清