專利名稱：用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流無刷電機(jī)，特別涉及用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)和要求也在不斷提高。各地電機(jī)生產(chǎn)廠家在不斷嘗試著用各種方法提高電機(jī)效 率和轉(zhuǎn)矩，意在向市場(chǎng)提供性能更加穩(wěn)定，更貼合消費(fèi)者需求的電機(jī)。如采用增加磁鋼磁通量，改變定子厚度，改變定子和輪轂直徑等。當(dāng)然以上各種方法也能解決某方面的問題。但受到制約的因素也比較多，磁鋼充磁的控制，定子厚度的增加使電機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的絕對(duì)值很大，電機(jī)起動(dòng)電流較大，電機(jī)抖動(dòng)幅度大，位置傳感器和KZQ控制器的質(zhì)量較大。增加定子和輪轂直徑又會(huì)使得生廣成本大幅度提聞。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高轉(zhuǎn)速、大扭矩、性能穩(wěn)定并且成本相對(duì)較低的用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，包括具有五相星形連接繞組的定子和相對(duì)于所述繞組旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，所述繞組在相對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子的位置換相其中，所述的轉(zhuǎn)子由外輪轂、導(dǎo)磁環(huán)、永磁磁鋼片、端蓋、軸承構(gòu)成；所述外輪轂內(nèi)有導(dǎo)磁環(huán)，所述導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)有若干永磁磁鋼片磁極，所述輪轂兩側(cè)分別與相對(duì)應(yīng)的端蓋連接、所述端蓋內(nèi)裝有軸承，所述軸承內(nèi)側(cè)固定在電機(jī)軸上；所述的定子由中心支架、矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)、銅線繞組、五個(gè)位置傳感器構(gòu)成；所述位置傳感器嵌在矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)的齒槽上，所述銅線繞組嵌在矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)的槽內(nèi)，所述矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)固定在中心支架外圓上，所述中心支架通過平鍵槽卡位固定在電機(jī)軸上。其中，所述位置傳感器分別固定在相對(duì)應(yīng)定子的齒槽上。其中，還包括與五個(gè)位置傳感器分別連接的電機(jī)控制器，位置傳感器將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置變換成譯碼信號(hào)輸出至控制器，所述控制器根據(jù)接收到的信號(hào)控制所述定子各相繞組按預(yù)定次序?qū)ǎㄗ酉嚯娏麟S轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按預(yù)定的次序換相。其中，所述定子的直徑為180mm-300mm。其中，所述定子上設(shè)置有5-100個(gè)嵌線槽。上述的結(jié)構(gòu)，由于在工作時(shí)繞組相間不斷切換，所以至少能得到四相繞組同時(shí)工作，普通三項(xiàng)電機(jī)進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速會(huì)明顯變低，而且扭矩也較小，而本電機(jī)在進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速?zèng)]有明顯下降，扭矩也會(huì)比普通三項(xiàng)電機(jī)大20%左右，所以繞組利用率得到提高，電機(jī)效率進(jìn)一步提高；由于該電機(jī)采用五相繞組，故整個(gè)錠子均采用短矩繞組，三相電機(jī)在額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子在不同位置上轉(zhuǎn)矩的變化量很大，尤其在低轉(zhuǎn)速時(shí)更容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，電動(dòng)自行車用電機(jī)本身就屬于低轉(zhuǎn)速電機(jī)，五相電機(jī)正是米用了多相繞組，多對(duì)磁場(chǎng)來解決轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題；擁有更寬的調(diào)速范圍，可以不經(jīng)減速直接起動(dòng)負(fù)荷，反應(yīng)速度快，機(jī)電時(shí)間常數(shù)小，約為十幾秒到幾十毫秒，電機(jī)定位扭矩大，脈動(dòng)小，起動(dòng)平滑，能在堵轉(zhuǎn)和低速下運(yùn)行，堵轉(zhuǎn)情況下能夠產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩而不損壞電機(jī)和控制器，很好的解決了電機(jī)定位扭矩大，脈動(dòng)大這一常規(guī)理論矛盾點(diǎn)，在很低的轉(zhuǎn)速下也能平穩(wěn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為每分鐘幾轉(zhuǎn)至十幾轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)僅占總轉(zhuǎn)速的5%左右，普通三相電機(jī)多為單相工作，故電機(jī)易飽和，而五相電機(jī)為雙繞組并聯(lián)工作，故大大地延伸了電機(jī)的飽和深度，整個(gè)作業(yè)平臺(tái)比一般交流電機(jī)工作平臺(tái)拓寬20%，使得電機(jī)功率密度大大提高。

圖I為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例的五相繞組連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖所示，本實(shí)用新型用于電動(dòng)車的五相永磁直流無刷電機(jī)，包括具有星形連接繞組I的定子和相對(duì)于所述繞組旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，所述繞組在響應(yīng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置換相。圖中A、B、C、D、E為電機(jī)的五相繞組，分別為A相、B相、C相、D相、E相，分布方式為星形接法。HA、HB、HC、HD、HE為電機(jī)的五只位置傳感器，HA、HB、HC、HD、HE可為霍爾，也可為光敏元件，其主要作用為五只位置傳感器將位置信號(hào)傳給五相控制器進(jìn)行譯碼，從而決定電機(jī)相應(yīng)的相線工作。上述結(jié)構(gòu)的用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，由于在工作時(shí)相間不斷切換，所以至少能得到四相繞組同時(shí)工作，工作過程為，每次為四相繞組同時(shí)工作，上橋二相，下橋二相，根據(jù)相對(duì)應(yīng)的位置傳感器譯碼得出上、下橋?qū)ㄕ嬷当?。相比三相電機(jī)的工作過程為每次兩相工作及上、下橋各一相導(dǎo)通。其功率儲(chǔ)備以及進(jìn)入飽和區(qū)的情況有較大幅度的提高。電機(jī)進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不會(huì)明顯下降，扭矩也會(huì)比普通三相電機(jī)大20%左右，所以繞組利用率得到提聞，電機(jī)效率進(jìn)一步提聞；其次由于該電機(jī)采用五相繞組，故整個(gè)錠子均采用短距繞組，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子在不同位置上轉(zhuǎn)矩的變化量很大，尤其在低轉(zhuǎn)速時(shí)更容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，本電機(jī)正是采用了多相繞組，多對(duì)磁場(chǎng)來解決轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題；再則用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)可以不經(jīng)減速直接起動(dòng)負(fù)荷，由于本電機(jī)工作原理為每次為四相繞組同時(shí)工作，及上、下橋各有兩組繞組同時(shí)工作，其定位扭矩比原三相電機(jī)單繞組工作的定位扭矩要大近10N.M，故一般電動(dòng)車可高速起動(dòng)。反應(yīng)速度快，機(jī)電時(shí)間常數(shù)小，可以達(dá)到十幾秒到幾十毫秒，能在堵轉(zhuǎn)和低速下運(yùn)行，堵轉(zhuǎn)情況下能夠產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩而不損壞電機(jī)和控制器，即使在很低的轉(zhuǎn)速下也能平穩(wěn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為每分鐘幾轉(zhuǎn)至十幾轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)僅占總轉(zhuǎn)速的5%左右，起動(dòng)性能好。作為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，還包括五個(gè)位置傳感器和與所述位置傳感器分別連接的控制器，位置傳感器將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置變換成信號(hào)傳遞給控制器，所述控制器根據(jù)接收到的信號(hào)控制所述定子各相繞組按預(yù)定次序?qū)?，定子相電流隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按預(yù)定的次序換相。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高。本實(shí)用新型的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)磁環(huán)上的永磁磁鋼片極數(shù)由2對(duì)極-100對(duì)極組成，對(duì)應(yīng)定子周向設(shè)置有5-100個(gè)槽，定子直徑為180_-300_，有以下優(yōu)點(diǎn)1、電機(jī)是分?jǐn)?shù)槽電機(jī)，從而起動(dòng)扭矩大而脈動(dòng)扭矩小及抖動(dòng)小，平穩(wěn)。2、磁路均勻，磁場(chǎng)分布均勻，繞組安排合理，既可以提高生產(chǎn)率又可以提高系統(tǒng)效率。目前國內(nèi)電動(dòng)車行業(yè)普遍采用三相無刷直流電機(jī)，而五相電機(jī)在電路采點(diǎn)方面的頻率要高于三相電機(jī)。五相電機(jī)工作過程為兩上、兩下繞組同時(shí)工作，電機(jī)有效工作平臺(tái)相比普通電機(jī)拓寬了 20%，而三相電機(jī)的工作為單上、單下繞組工作，電機(jī)易飽和；五相電機(jī)繞組采用并聯(lián)工作，在運(yùn)行過程中，萬一有一相損壞，也不會(huì)影響工作狀態(tài)，所以五相電機(jī)相比三相電機(jī)有很大的優(yōu)越性。 本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施方式，不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上做任何變化，凡是利用上述的用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)都是本發(fā)明的一種變形，均應(yīng)認(rèn)為在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，其特征在于，包括具有五相星形連接繞組的定子和相對(duì)于所述繞組旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，所述繞組在相對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子的位置換相其中，所述的轉(zhuǎn)子由外輪轂、導(dǎo)磁環(huán)、永磁磁鋼片、端蓋、軸承構(gòu)成；所述外輪轂內(nèi)有導(dǎo)磁環(huán)，所述導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)有若干永磁磁鋼片磁極，所述輪轂兩側(cè)分別與相對(duì)應(yīng)的端蓋連接、所述端蓋內(nèi)裝有軸承，所述軸承內(nèi)側(cè)固定在電機(jī)軸上；所述的定子由中心支架、矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)、銅線繞組、五個(gè)位置傳感器構(gòu)成；所述位置傳感器嵌在矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)的齒槽上，所述銅線繞組嵌在砂鋼片層疊結(jié)構(gòu)的槽內(nèi)，所述砂鋼片層疊結(jié)構(gòu)固定在中心支架外圓上，所述中心支架通過平鍵槽卡位固定在電 機(jī)軸上。
2.如權(quán)利要求I所述的用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，其特征在于，所述位置傳感器分別固定在相對(duì)應(yīng)定子的齒槽上。
3.如權(quán)利要求I所述的用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，其特征在于，還包括與五個(gè)位置傳感器分別連接的電機(jī)控制器，位置傳感器將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置變換成譯碼信號(hào)輸出至控制器，所述控制器根據(jù)接收到的信號(hào)控制所述定子各相繞組按預(yù)定次序?qū)ǎㄗ酉嚯娏麟S轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按預(yù)定的次序換相。
4.如權(quán)利要求I所述的用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，其特征在于，所述定子的直徑為180mm-300mm。
5.如權(quán)利要求I所述的用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，其特征在于，所述定子上設(shè)置有5-100個(gè)嵌線槽。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于電動(dòng)車的五相永磁同步直流無刷電機(jī)，為解決現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)效率低、扭矩小、電機(jī)功率密度小、調(diào)速范圍小等問題而發(fā)明。由具有五相星形連接繞組的定子和相對(duì)于所述繞組旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，所述的轉(zhuǎn)子由外輪轂、導(dǎo)磁環(huán)、永磁磁鋼片、端蓋、軸承構(gòu)成；所述的定子由中心支架、矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)、銅線繞組、五個(gè)位置傳感器構(gòu)成；所述位置傳感器嵌在矽鋼片層疊結(jié)構(gòu)的齒槽上。上述的結(jié)構(gòu)，由于五相繞組不斷切換，所以至少四相繞組同時(shí)工作，進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不會(huì)明顯下降，定位扭矩大，脈動(dòng)?。环磻?yīng)速度快，能在堵轉(zhuǎn)和低速下產(chǎn)生足夠大轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)運(yùn)行且不損壞電機(jī)和控制器，起動(dòng)平滑，功率密度大。
文檔編號(hào)H02K1/16GK202374153SQ20112043551
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者梁耀 申請(qǐng)人:名泰機(jī)械制造有限公司