[发明专利]一种无换向器高压大容量直流电机

说明书

本发明公开了一种无换向器高压大容量直流电机，属于直流电机领域，当固定部分包括电枢时，还包括依次连接的：DC/DC1、碳刷及滑环、N个DC/DC2和作为旋转部分的N对励磁绕组，N个DC/DC2与N对励磁绕组一一对应连接，且N对励磁绕组与固定部分中电枢耦合；当旋转部分包括电枢时，还包括依次连接的：DC/DC1、N个DC/DC2和作为固定部分的N对励磁绕组；N个DC/DC2与N对励磁绕组一一对应连接，N对励磁绕组与旋转部分中电枢耦合；其中，利用N个DC/DC2的上下桥臂交替导通实现换向。本发明取消了换向器，提高了系统可靠性，减少了运维成本；不采用永磁磁极，电枢侧也不需要电力电子器件整流，可以制造高压大容量直流电机。

技术领域

本发明属于直流电机领域，更具体地，涉及一种无换向器高压大容量直流电机。

背景技术

直流电机是指能输出直流电流的发电机，或通入直流电流而产生机械运动的电动机。直流电动机因具有良好的启动性能和宽广平滑的调速特性，被广泛应用于电力机车、无轨电车、轧钢机、机床和启动设备等需要经常启动并调速的电气传动装置中，直流发电机主要用做直流电源。传统的直流电机采用机械式换向器实现端口直流量与绕组内交流量的相互转换，即直流电机电枢绕组所感应的极性交替变化的交流电动势，需要换向器配合电刷的作用把交流电动势“换向”成为极性恒定的直流电动势。由于使用机械式换向器和电刷，导致直流电机定子和转子之间的密封性不够好，空气中粉尘颗粒很容易进入气隙，在电机工作中存在隐患；换向过程中电刷会沿着换向器滑动，与换向器的不同分片接触，电刷与换向器之间极易产生电火花并伴随电磁干扰，同时也会产生较大的噪声，在许多场所使用时会受到限制；电机长时间工作，电刷和换向器磨损会比较严重，对电刷或者换向器进行维修或者更换消耗大量的人力物力。于是发展无刷式直流电机近年来一直受到人们的重视。

现在常见无刷直流电机是永磁无刷直流电机，与采用机械式换向器的传统直流电机在结构上有着明显的区别，永磁无刷直流电机包括电机本体、电子换相电路和位置传感器，没有传统直流电机中完成换向的电刷和换向器。变化的磁场是由转子上的永磁体提供的，而线圈绕组作为定子固定不动。这种结构使得永磁无刷直流电机解决了运行过程中因为换向器和电刷存在带来的各种问题。与传统的直流电机相比，永磁无刷直流电机响应比较快、启动转矩比较大；过载能力比较强，爬坡的角度和速度均比较大；永磁无刷直流电机没有电刷和换向器，不易磨损、故障低，寿命有明显提高。

永磁无刷直流电机中采用的永磁体对磁性的要求比较高，在制造过程中会吸引飞散的金属物体，存在危险性；永磁体可被大的反向磁动势和高温退磁；受限于转子磁轭与永磁体之间的装配强度，采用永磁体表面安装方式的电动机难以达到高速；稀土永磁体价格高昂，导致永磁无刷直流电机的成本高。由于以上永磁体的局限性，永磁无刷直流电机的容量一直不能很大以及电压不能很高。永磁无刷电机虽然取消了换向器，但采用永磁磁极，限制了电机的励磁容量，而且其定子侧采用电力电子器件整流，所需容量很大，也限制了无刷直流电机向高压大容量发展。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无换向器高压大容量直流电机，其目的在于利用直流电压变换器DC/DC 2实现换向，不需要再采用换向器，克服了永磁无刷直流电机容量不能很大及电压不能很高的局限性，有利于制造高压大容量直流电机。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无换向器高压大容量直流电机，

当固定部分包括电枢时，所述无换向器高压大容量直流电机还包括依次连接的：直流电压变换器DC/DC 1、碳刷及滑环、作为旋转部分的N个直流电压变换器DC/DC 2和N对励磁绕组，所述碳刷及滑环与所述N个直流电压变换器DC/DC 2连接，所述N个直流电压变换器DC/DC 2与所述N对励磁绕组一一对应连接，且所述N对励磁绕组与所述固定部分中电枢耦合；所述直流电压变换器DC/DC 1还与所述固定部分连接；所述固定部分设有标志位，当在所述旋转部分上自动检测旋转到所述标志位时，利用直流电压变换器DC/DC 2上下桥臂交替导通实现换向；