[其他]步进与直流通用型电机

说明书

本实用新型涉及一种步进与直流通用型电机。也称BZ系列电机。

现有直流电机效率高，运行特性好，功率大，控制装置技术成熟，成本低，但位置控制精度差。步进电机位置控制精度高，但存在效率低，运行特性差，制造大功率电机困难，控制设备复杂，价格昂贵。

本实用新型的根本技术构思在于步进电机的本质是能在预定的位置上准确停车，而不在于步进。基于这种思想，本实用新型的目的是为了克服直流电机和步进电机各自的缺点，取两者的优点，设计一种既保持直流电机的优点，又具有对其行程进行记录，位置控制精度高的步进电机功能的步进与直流通用型电机。

图1是2极步进与直流通用型电机制动原理图。图2是2极步进与直流通用型电机整流子结构图。在与原有电刷相隔90°电角度的位置设置制动电刷7、8与原有换向片相隔90°电角度的制动换向片5、6相接触。当电枢绕组通电时，转子在定子磁场的作用下，沿顺时针方向旋转，在需要停车时，断开原有电刷的供电，同时给制动电刷7、8供电，使旋转的电枢受到制动力矩的作用，并在转动90°电角度时，受到最大制动力矩，当电枢电流为额定值时，最大制动力矩为额定力矩。在转子降到一定转速后给出停车信号，将电枢电流切换到制动换向片5、6，此时制动力矩将转子准确地停在预定的磁极中心线±90°电角度之内。对制动电流应采取限流措施。对额定转速1200转／分的电机，在降到1／10额定转速以下时停车，切换元件的执行时间小于125ms。

这样在电机运行过程中保持一台完整的直流电机，对其行程进行记录，在达到预定位置时，利用直流电机内部有严格按几何角度分布的定子磁极，通过给电枢绕组特定的供电方式，产生制动力矩，使转子准确地停在与磁极对应的几何角度上。定位分辨率α＝360°／N，定位误差δ＝360°／2N，N为定子磁极数。

根据上述原理，为达到本实用新型的目的，采取如下技术方案。

在包括机座、主磁极、电刷装置、风扇、电枢绕组、转子铁芯、整流子的现有直流电机不变的情况下，在整流子侧或适当的位置分别设有制动换向片、脉冲发生器滑片、制动电刷及脉冲发生器电刷。

制动换向片可根据不同情况做成圆弧形或圆环形，圆弧形制动换向片分别与整流子上相隔180°电角度的原有换向片相连，圆环形制动换向片分别与整流子上相隔360°电角度的原有换向片相连。圆弧形制动换向片每只覆盖近180°电角度，在每相邻的圆弧形制动换向片之间装有与换向片相同材质的元件，减少对制动电刷的冲击磨损，此件与相邻的制动换向片相绝缘，当电机转子转到此元件与制动电刷对正时，由于制动电刷的宽度l₁小于相邻两只制动换向片之间的宽度L₁，防止制动电刷造成短路。为了减少制动电刷的数量，根据理论电枢绕组处于同极性电刷同侧相同的电角度上相连的换向片处于相同电位，故将相同电位的换向片短接后不会产生不良后果，可将制动换向片做为圆环形，并分别与整流子上相隔360°电角度的原有换向片相连。

脉冲发生器滑片由相互连接的圆环与矩形片构成，也可由相互连接的圆环与梯形片构成或者由相互连接的圆环与梯形片及矩形片构成，矩形片或梯形片的轴向中心线与制动换向片相连的原有换向片的轴向中心线在同一电角度位置上。

与圆弧形制动换向片相接触的制动电刷设置在与原有电刷相隔90°电角度的位置上，与相隔360°电角度的圆弧形制动换向片对应的电刷并接后引出引线。与圆弧形制动换向片相接触的制动电刷可设置在任意电角度位置上。

与梯形片或矩形片相接触的脉冲发生器电刷设置在与原有电刷成90°电角度位置上，并可在轴向或沿圆周方向调节，与圆环相接触的脉冲发生器电刷可设置在任意电角度位置上。

本实用新型步进与直流通用型电机，由于采用了上述技术方案，与现有直流电机相比，除具有效率高，运行特性好，成本低优点外，还具有对其行程进行记录，位置控制精度高的步进电机的功能，使大功率直流电机拖动系统的位置控制成为简便易行。当采用本实用新型电机取代步进电机时，可得到优良的速度、电流、功率控制。

附图说明：

图1是2极步进与直流通用型电机制动原理图。

图2是2级步进与直流通用型电机整流子结构图。

图1－1是2极步进与直流通用型电机整流子主视图。

图1－2是图1－1的M－M剖面图。

图1－3是图1－1的N－N剖面图。

图1－4是图1－1的P－P剖面图。

图1－5是图1－1的θ－θ剖面图。

图2－1是4极直流与步进通用型电机整流子主视图。

图2－2是图2－1的M－M剖面图。