專利名稱：一種磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及永磁無刷直流電機(jī)，尤其是磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無 刷直流電機(jī)，屬于電機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機(jī)是傳動(dòng)系統(tǒng)中必不可少的重要部分，性能優(yōu)越的電機(jī)可以使整個(gè)傳動(dòng) 系統(tǒng)有更廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)電機(jī)都是以較高速度旋轉(zhuǎn)的，很難滿足各種工 業(yè)設(shè)備運(yùn)行的需要，大量機(jī)械負(fù)載要求運(yùn)行于低速大轉(zhuǎn)矩，因此電機(jī)必須與龐 大的減速機(jī)構(gòu)配套使用。電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般是由電機(jī)拖動(dòng)機(jī)械變速部件，機(jī)械 齒輪箱是比較常見的機(jī)械變速部件。當(dāng)電機(jī)使用齒輪傳動(dòng)后，不僅使系統(tǒng)尺寸 增大、重量增加，而且造成噪聲高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大及效率低等各種不利因素。同 時(shí)由于齒輪精度的限制，齒輪傳動(dòng)往往影響系統(tǒng)的性能，因而低速大轉(zhuǎn)矩直接 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在新能源，電動(dòng)車輛等領(lǐng)域有著緊迫的需求。低速大轉(zhuǎn)矩直接驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)既節(jié)約能源，又能減低成本，有著廣闊的應(yīng)用前景。近年來，隨著電力電子 技術(shù)、永磁材料和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，永磁無刷直流電機(jī)得到迅速發(fā)展，永 磁無刷直流電機(jī)具有高效、高功率密度、高可靠性的特點(diǎn)，隨著高性能永磁材 料的問世，大大提高了永磁無刷直流電機(jī)的功率密度和性能。電力直接驅(qū)動(dòng)的 主要目的就是為了消除由于使用機(jī)械齒輪箱而引起的噪聲、震動(dòng)、磨損等缺點(diǎn)。 磁力傳動(dòng)就是為了消除機(jī)械齒輪箱的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的新型傳動(dòng)方式，與傳統(tǒng) 機(jī)械傳動(dòng)部件相比，磁力傳動(dòng)有很多潛在的優(yōu)點(diǎn)非接觸傳動(dòng)、無摩擦損耗、 低振動(dòng)、低噪聲、不需要潤(rùn)滑、精確的轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)能力、固有的過載保護(hù)能力、 免維護(hù)、無油污、高可靠，等等。同時(shí)隨著高性能永磁材料的問世，磁力傳動(dòng) 的轉(zhuǎn)矩密度得到了提高，近來， 一種新型永磁齒輪結(jié)構(gòu)的提出，大大提高了永 磁齒輪所能傳輸?shù)淖畲筠D(zhuǎn)矩和效率。當(dāng)這種永磁齒輪與永磁直流無刷電機(jī)聯(lián)合 驅(qū)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩密度得到了明顯的提升，但是屬于二級(jí)傳動(dòng)，系 統(tǒng)響應(yīng)較慢，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提出一種磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)， 使電機(jī)直接實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)減速以達(dá)到低速大轉(zhuǎn)矩。
本實(shí)用新型的磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，包括內(nèi)定子，外 定子和位于內(nèi)外定子之間的轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子由沿圓周方向開槽的內(nèi)定子鐵心和置
于槽內(nèi)的電樞繞組構(gòu)成，外定子由環(huán)狀定子鐵心和固定在環(huán)狀定子鐵心內(nèi)表面
交替排列的N極、S極永磁體構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由相間排列的導(dǎo)磁體和非導(dǎo)磁體組成。 本實(shí)用新型的永磁無刷直流電機(jī)中，所說的內(nèi)定子鐵心的槽可以是閉口槽， 開口槽或半開口槽。所說的電樞繞組可以為集中繞組，分?jǐn)?shù)槽繞組或分布繞組 構(gòu)成的三相繞組。所說的導(dǎo)磁體是由硅鋼片疊制而成，非導(dǎo)磁體為塑料，鋁或 陶瓷。
本實(shí)用新型的永磁無刷直流電機(jī)的電樞繞組極對(duì)數(shù)P、轉(zhuǎn)子上導(dǎo)磁體的個(gè)數(shù) "和永磁體的個(gè)數(shù)2^，滿足公式p,w-p。
工作時(shí)，將三相繞組與控制驅(qū)動(dòng)電路相連，控制驅(qū)動(dòng)電路接到直流電源。 利用轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，由此確定三相繞組的導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)橹绷?電源通過控制驅(qū)動(dòng)電路給三相繞組加載頻率為/的三相電壓，則在三相繞組中流 過頻率同為/的三相電流，于是內(nèi)定子側(cè)氣隙磁場(chǎng)產(chǎn)生速度",=60//;7 (;;為電 樞繞組極對(duì)數(shù))的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于轉(zhuǎn)子的調(diào)制作用，內(nèi)定子側(cè)氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)被 調(diào)制為極對(duì)數(shù)為A—w-p) (n為導(dǎo)磁體個(gè)數(shù))，速度 =- /7//^的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因 此通過轉(zhuǎn)子的調(diào)制作用，使內(nèi)定子側(cè)氣隙磁場(chǎng)和永磁體側(cè)氣隙磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度 產(chǎn)生轉(zhuǎn)速比，從而實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的減速，在內(nèi)定子側(cè)和永磁體側(cè)不同速度旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 的作用下，使轉(zhuǎn)子以速度為&WM旋轉(zhuǎn)，達(dá)到明顯的降速，實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩的目 的。
通過控制加到電樞繞組上的電壓大小和頻率，則可調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，適合 不同場(chǎng)合的需要。 本實(shí)用新型的有益效果在于
1. 結(jié)合了永磁無刷直流電機(jī)和永磁齒輪的優(yōu)點(diǎn)，明顯降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而 提高了輸出轉(zhuǎn)矩。
2. 去除了機(jī)械齒輪箱，簡(jiǎn)化了電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。
3. 可采用傳統(tǒng)永磁無刷直流電機(jī)的控制方法，控制靈活、多樣。

圖1是本實(shí)用新型磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，包括內(nèi)定子，外定子 和位于內(nèi)外定子之間的轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子由沿圓周方向開槽的內(nèi)定子鐵心1和置于 槽內(nèi)的電樞繞組2構(gòu)成，外定子由環(huán)狀定子鐵心5和粘貼在環(huán)狀定子鐵心5內(nèi) 表面交替排列的N極、S極永磁體4構(gòu)成，轉(zhuǎn)子3由相間排列的導(dǎo)磁體3.1和非
導(dǎo)磁體3.2組成。
圖示實(shí)例中，電樞繞組2為三相四對(duì)極集中繞組，永磁體4為22對(duì)極，轉(zhuǎn) 子上的導(dǎo)磁體3.1和非導(dǎo)磁體3.2分別有26個(gè)，滿足公式a=w-p。
三相繞組通過永磁無刷直流電機(jī)控制器連接到直流電源。施加一定的電壓 和頻率，在電樞繞組中產(chǎn)生頻率為/的三相電流，則轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度為60//"
本實(shí)用新型將永磁齒輪的運(yùn)行原理集成在永磁無刷直流電機(jī)，替代了機(jī)械 式的減速齒輪箱， 一方面簡(jiǎn)化了電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高了可靠性，另一方 面可以直接采用傳統(tǒng)永磁無刷直流電機(jī)的控制方法，控制靈活、多樣，并且提 高了控制的響應(yīng)速度，最重要的是結(jié)合了永磁無刷直流電機(jī)和永磁齒輪的優(yōu)點(diǎn)， 明顯降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而提高了輸出轉(zhuǎn)矩。
權(quán)利要求1. 一種磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，其特征在于，包括內(nèi)定子，外定子和位于內(nèi)外定子之間的轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子由沿圓周方向開槽的內(nèi)定子鐵心(1)和置于槽內(nèi)的電樞繞組(2)構(gòu)成，外定子由環(huán)狀定子鐵心(5)和固定在環(huán)狀定子鐵心(5)內(nèi)表面交替排列的N極、S極永磁體(4)構(gòu)成，轉(zhuǎn)子(3)由相間排列的導(dǎo)磁體(3.1)和非導(dǎo)磁體(3.2)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，其特 征在于所說的內(nèi)定子鐵心(1)的槽是閉口槽，開口槽或半開口槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，其特 征在于所說的電樞繞組(2)為集中繞組，分?jǐn)?shù)槽繞組或分布繞組構(gòu)成的三相繞 組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，其特 征在于所說的導(dǎo)磁體(3.1)是由硅鋼片疊制而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，其特 征在于所說的非導(dǎo)磁體(3.2)為塑料，鋁或陶瓷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，其特征 在于所說的電樞繞組(2)極對(duì)數(shù)p、轉(zhuǎn)子(3)上導(dǎo)磁體(3.1)的個(gè)數(shù)w和永磁 體(4)的個(gè)數(shù)2;v滿足公式a-"-p。
專利摘要本實(shí)用新型公開的磁場(chǎng)減速型低速大轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)，包括內(nèi)定子，外定子和位于內(nèi)外定子之間的轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子由沿圓周方向開槽的內(nèi)定子鐵心和置于槽內(nèi)的電樞繞組構(gòu)成，外定子由環(huán)狀定子鐵心和固定在環(huán)狀定子鐵心內(nèi)表面交替排列的N極、S極永磁體構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由相間排列的導(dǎo)磁體和非導(dǎo)磁體組成。電樞磁場(chǎng)通過轉(zhuǎn)子的調(diào)制作用，使內(nèi)定子側(cè)氣隙磁場(chǎng)和永磁體側(cè)氣隙磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生轉(zhuǎn)速比，從而實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的減速，在內(nèi)定子側(cè)和永磁體側(cè)不同速度旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，達(dá)到明顯的降速，實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩的目的。本實(shí)用新型簡(jiǎn)化了電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，工作可靠，響應(yīng)快速。
文檔編號(hào)H02K29/00GK201213237SQ20082012143
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者沈建新, 王利利 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)