[发明专利]一种可双向运行的机电混合无弧换向直流电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机设计与制造技术领域，特别是涉及可双向运行的机电混合无弧换向直流电机。

背景技术

目前，采用机械换向的有刷直流电机和采用电子换向的无刷直流电机均具有广泛的应用。机械换向几乎不可避免的存在火花，且极有可能产生电弧；电子换向器虽然无火花，但增加了系统成本，且控制复杂。因此，中国发明专利CN106685148A和中国实用新型专利CN206294034U“一种机电混合无弧换向的多相直流方波电机”提出了一种机电混合换向的无弧直流电机，该电机采用机械、电子混合换向，不需要额外的控制器和电力电子变换器，并解决了传统机械换向装置中电弧和火花问题。但给该混合换向直流电机提供反向直流电压时，其续流缓冲电路中的二极管桥臂会直通从而导致直流电源短路。所以该电机只能正向运行，而不能双向运行

因此，急需一种可双向运行的机电混合无弧换向直流电机以克服减直流电机不能双向运行，以及动平衡、电刷的维护和更换便利性的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明目的在于提供一种可双向运行的机电混合无弧换向直流电机，不存在动平衡问题，并且电刷的维护和更换方便。该电机采用机电混合换向，并通过增加转换开关保证供电的直流电源电压极性反转时续流电路供电极性仍保持不变，仅电源换向片极性发生反转，从而实现了混合换向直流电机的双向运行。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案。

一种可双向运行的机电混合无弧换向直流电机，其包括：定子、转子和机电混合换向装置；所述转子可转动的设置在所述定子围成的空间内，所述机电混合换向装置设置在所述转子和所述定子之间；所述定子为p对永磁体磁极，所述转子为星形联接的m相电枢绕组；所述可双向运行的机电混合无弧换向直流电机的气隙磁场和电动势为梯形波，电枢电流为方波；所述机电混合换向装置包括电子部分和机械部分；

所述机电混合换向装置的机械部分包含电刷和换向器；每相所述电枢绕组通过随所述转子旋转的电刷引出，相邻两电刷互差120°机械角度，所述换向器根据磁极位置固定在定子侧，包含一个或多个换向片组；每个所述换向片组包含：电源正极换向片、续流换向片Ⅰ、电源负极换向片和续流换向片Ⅱ；

所述机电混合换向装置的电子部分为续流缓冲电路，包含：一个缓冲电容和两个续流桥臂，每个所述续流桥臂由三个二极管组成；

直流电源极性转换开关用于保证供电的直流电源电压极性反转时续流电路供电极性仍保持不变，仅电源换向片极性发生反转，从而实现了所述机电混合无弧换向直流电机双向运行。

优选地，正向运行时，所述电源正极换向片连接直流电源正极，所述电源负极换向片连接直流电源负极；反向运行时，所述电源正极换向片连接直流电源负极，所述电源负极换向片连接直流电源正极；正向和反向运行时，所述续流换向片Ⅰ和所述续流换向片Ⅱ连接的所述二极管续流桥臂不变，续流电路供电极性也不变，所述续流桥臂Ⅰ、Ⅱ不会直通，且所述续流换向片Ⅰ在两个方向运行时都提供正向续流，所述续流换向片Ⅱ都提供反向续流。

优选地，直流电源极性转换开关可通过继电器来实现。

优选地，直流电源极性转换开关可通过整流桥来实现。

优选地，在任意磁极对数情况下，换向装置的电子部分是相同的。

优选地，所述电源正极换向片、续流换向片Ⅰ、电源负极换向片和续流换向片Ⅱ构成一个完整的圆周，彼此之间设置云母片绝缘进行绝缘。

优选地，所述电源正极换向片、负极换向片分别正对永磁体的N、S极。

优选地，所述续流换向片Ⅰ、续流换向片Ⅱ分别连接续流桥臂Ⅰ、Ⅱ的中点。

本发明的有益效果为：

可双向运行的机电混合无弧换向直流电机的的换向装置不会产生电弧，并明显减小换向火花，所需换向片数量较少，换向器结构简单，成本低廉；不需要额外的控制器和电力电子变换器，节省了系统成本；实现了双向运行，相对于现有只能单向运行的混合换向直流电机，具有更广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明可双向运行的机电混合无弧直流电机第一实施例正向运行时的电气连接图。

图2是本发明可双向运行的机电混合无弧直流电机第一实施例反向运行时的电气连接图。

图3是本发明可双向运行的机电混合无弧直流电机第二实施例正向运行时的电气连接图。

图4是本发明可双向运行的机电混合无弧直流电机第二实施例反向运行时的电气连接图。