純電動車用永磁直流無刷電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機，尤其涉及一種純電動車用永磁直流無刷電機，屬于永磁直流電機技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前純電動車行業(yè)使用的電機主要有直流電勵磁電動機及永磁直流有刷電動機，直流電勵磁電動機由于是通過勵磁線圈形成轉(zhuǎn)子磁場，并且使用碳刷進行換相，導(dǎo)致了電機體積大，效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壽命低等問題，難以滿足目前純電動車行業(yè)對電動機的高效率及高可靠性的要求；永磁直流有刷電動機雖然解決了轉(zhuǎn)子勵磁線圈銅耗，提高了電機效率，但使用碳刷進行換相，易損壞，在使用環(huán)境復(fù)雜，可靠性要求高的中國路況，仍然存在缺陷。目前新研制的各種純電動車已經(jīng)基本淘汰直流電勵磁電動機及永磁直流有刷電動機的使用。
[0003]永磁直流無刷電機具有體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、用銅量少等優(yōu)點，是小功率直流電動機的主要類型，永磁直流無刷電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為徑向式和切向式兩種類型，采用徑向式轉(zhuǎn)子時如何提高永磁體的抗退磁能力及過載能力成為目前的技術(shù)難題，采用切向式轉(zhuǎn)子時電機具備較高的效率，由于永磁無刷直流電機適合長期低速運轉(zhuǎn)、頻繁啟停的場合，在低速時如何使電機具有較大扭矩，同時，怎樣降低電機反電勢，提高電機最高轉(zhuǎn)速成為目前的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種純電動車用永磁直流無刷電機，克服現(xiàn)有純電動車用直流電勵磁電動機及永磁直流有刷電動機的技術(shù)難題，具有較高的抗退磁能力和過載能力，低速時可使電機具有低速大扭矩特性，高速時可降低電機反電勢，提高電機最高轉(zhuǎn)速，滿足純電動車不同工況下的需求。
[0005]本發(fā)明所述的純電動車用永磁直流無刷電機，包括連接為一體的上端蓋、電機殼體和下端蓋，電機殼體的內(nèi)部設(shè)有定子以及設(shè)置在電機軸上與之匹配的轉(zhuǎn)子、電機軸的兩端設(shè)置軸承，定子包括內(nèi)側(cè)均勻分布定子槽的定子鐵芯和嵌入定子槽內(nèi)的繞組線圈，定子鐵芯的兩端設(shè)有絕緣骨架，絕緣骨架上設(shè)有電路板組件，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和其周圍均勻分布的偶數(shù)個永磁體。
[0006]連接為一體的上端蓋、電機殼體和下端蓋形成電機的外部整體結(jié)構(gòu)，電機殼體內(nèi)部的定子是電機靜止不動的部分，定子的主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子的主要作用是在旋轉(zhuǎn)磁場中被磁力線切割進而產(chǎn)生電流，電機軸為轉(zhuǎn)子關(guān)于定子轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)動中心，軸承位于上端蓋和下端蓋上以支撐電機軸，絕緣骨架用于實現(xiàn)電路板組件的安裝定位，并使電路板組件與外部絕緣，電路板組件用于控制電機的電路驅(qū)動。
[0007]所述的永磁體徑向充磁，永磁體為內(nèi)外兩邊均為弧形的長條形或雙面凸出的梭形或內(nèi)邊平齊，外邊為弧形單面凸出的長條形。
[0008]定子與轉(zhuǎn)子同軸安裝，形成徑向定轉(zhuǎn)子氣隙，通過改變永磁體的形狀提高永磁體的工作點和增強電機的抗退磁能力和過載能力，在本領(lǐng)域內(nèi)，永磁體的長度L除以厚度D的值越大，抗退磁能力及過載能力越低，當永磁體的形狀為內(nèi)外兩邊均為弧形的長條形時，永磁體的厚度D不變的前提下，減小了永磁體的長度L，永磁體的長度L除以厚度D的值減小，抗退磁能力及過載能力顯著增強；當永磁體的形狀為雙面凸出的梭形時，在永磁體長度L不變的前提下，增加了永磁體的厚度D，永磁體的長度L除以厚度D的值減小，進一步增強了永磁體的抗退磁能力及過載能力；當永磁體的形狀為內(nèi)邊平齊，外邊為弧形單面凸出的長條形，原理與上述一致，在達到提高永磁體的工作點和增強電機的抗退磁能力和過載能力的前提下，更加方便永磁體的安裝與定位。同時在同樣的反向磁場作用下，上述3種形狀的永磁體可提供更高的氣隙磁密Br，進而提高電機的永磁體的工作點和提高過載能力，增強抗退磁能力。
[0009]所述的轉(zhuǎn)子鐵芯是切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)有沿圓周均勻分布的永磁體槽，永磁體位于永磁體槽內(nèi)，永磁體切向充磁，轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)部設(shè)有扇形槽，扇形槽位于永磁體槽的里側(cè)，扇形槽內(nèi)設(shè)有可導(dǎo)磁移動滑塊。
[0010]在本領(lǐng)域內(nèi)，轉(zhuǎn)子為切向式結(jié)構(gòu)時，可具有更高的電機效率、轉(zhuǎn)矩/電流比、轉(zhuǎn)矩/體積比等特性，扇形槽位于永磁體槽的里側(cè)靠近電機軸的位置，可導(dǎo)磁移動滑塊在扇形槽的內(nèi)部可以自由移動，在轉(zhuǎn)子低速運轉(zhuǎn)時，可導(dǎo)磁移動滑塊的里側(cè)與電機軸側(cè)貼合，另一側(cè)不與永磁體槽側(cè)貼合，不影響電機低速大扭矩特性，當轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)時，可導(dǎo)磁移動滑塊在自身離心力的作用下往轉(zhuǎn)子外表面移動，可導(dǎo)磁移動滑塊與永磁體槽側(cè)貼合，由于可導(dǎo)磁移動滑塊可以導(dǎo)通磁場，使永磁體的N、S極導(dǎo)通，形成磁路短路，可降低電機反電勢，提高電機最高轉(zhuǎn)速，滿足純電動車低負載、高轉(zhuǎn)速的特殊需求。
[0011]所述的可導(dǎo)磁移動滑塊與永磁體槽之間設(shè)有可變形恢復(fù)裝置，這樣在轉(zhuǎn)子恢復(fù)低速時，可導(dǎo)磁移動滑塊在可變形恢復(fù)裝置變形力的作用下回到扇形槽內(nèi)與電機軸側(cè)貼合。
[0012]所述的可導(dǎo)磁移動滑塊的寬度H與永磁體槽的寬度W滿足以下關(guān)系:H/W彡1.5，只有存在H/W ^ 1.5時，使一個永磁體內(nèi)的N、S極導(dǎo)通效果越明顯，形成磁路短路越大，漏磁越大，減少電機的反電勢效果才能明顯。
[0013]所述的電路板組件包括PCB電路板、PCB電路板上的霍爾位置傳感器和安裝孔，PCB電路板為現(xiàn)有的電路板，用于控制電機的電路驅(qū)動，霍爾位置傳感器用于進行轉(zhuǎn)子位置的判斷，安裝孔用于實現(xiàn)電路板組件的安裝定位。
[0014]所述的絕緣骨架的架體上設(shè)有向上凸出的柱形構(gòu)件，柱形構(gòu)件的大小與電路板組件上的安裝孔相配，電路板組件通過安裝孔與絕緣骨架上向上凸出的柱形構(gòu)件相互配合實現(xiàn)電路板組件在絕緣骨架上的安裝固定，固定方式簡單牢固，或?qū)CB電路板通過綁扎線直接與繞組線圈捆綁固定。
[0015]所述的定子槽的槽口處或定子鐵芯的齒頂處設(shè)有與霍爾位置傳感器相配的凹槽，可以牢固固定住霍爾位置傳感器，生產(chǎn)批量一致性好，便于電動車驅(qū)動控制。
[0016]所述的轉(zhuǎn)子鐵芯的外部圓周上設(shè)有燕尾齒，永磁體位于2個燕尾齒之間的開口槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵芯的中間部分設(shè)有扇形減重槽，轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)圓上設(shè)有防滑構(gòu)件，轉(zhuǎn)子鐵芯外圓上設(shè)有2p個均勻分布的燕尾齒，P為電機極對數(shù)，永磁體安裝在2個燕尾齒之間的槽內(nèi)，這樣可以在周向和徑向方向固定住永磁體，比膠水粘接的表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)更可靠、牢固，適用于更高轉(zhuǎn)速的使用環(huán)境，扇形減重槽可以減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，并節(jié)省成本，內(nèi)圓用于穿過電機軸，防滑構(gòu)件可以防止電機軸與轉(zhuǎn)子鐵芯之間的打滑現(xiàn)象。
[0017]所述的防滑構(gòu)件的形狀為沿內(nèi)圓徑向向內(nèi)凸出的凸齒形或沿內(nèi)圓徑向向內(nèi)平齊的直線形，防止電機軸與轉(zhuǎn)子鐵芯之間的打滑現(xiàn)象，適應(yīng)各種惡劣的使用環(huán)境。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0019]提供一種純電動車用永磁直流無刷電機，克服現(xiàn)有純電動車用直流電勵磁電動機及永磁直流有刷電動機的技術(shù)難題，采用徑向式轉(zhuǎn)子時對永磁體的形狀進行改進，使電機具有較高的抗退磁能力和過載能力，采用切向式轉(zhuǎn)子時，在保持電機較高效率的前提下，可具有更大的轉(zhuǎn)矩/電流比、轉(zhuǎn)矩/體積比和電機效率特性，低速時可使電機具有低速大扭矩特性，高速時可降低電機反電勢，提高電機最高轉(zhuǎn)速，滿足純電動車不同工況下的需求，同時整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于生產(chǎn)，制造成本低，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例1的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例2轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例3轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例4轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為防滑構(gòu)件另一種結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0025]圖6為實施例3中的永磁體、實施例4中的永磁體和一般永磁體在同樣的使永磁體的磁化強度降為零所需施加的反向磁場強度的作用下氣隙磁密的數(shù)值對比曲線圖；
[0026]圖7為實施例5切向式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8電路板組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9為絕緣骨架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10為本發(fā)明中定子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖11為本發(fā)明中定子的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖中:1、定子；2、電機殼體；3、絕緣骨架；4、電機軸；5、轉(zhuǎn)子；6、軸承；7、下端蓋；8、上端蓋；9、電路板組件；11、定子鐵芯；31、柱形構(gòu)件；51、轉(zhuǎn)子鐵芯；52、永磁體；53、燕尾齒；54、扇形減重槽；55、內(nèi)圓；56、防滑構(gòu)件；57、永磁體槽；58、扇形槽；59、可導(dǎo)磁移動滑塊；60、可變形恢復(fù)裝置；91、PCB電路板；92、霍爾位置傳感器；93、安裝孔；111、定子槽；112、繞組線圈；113、凹槽；114、齒頂。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明:
[0033]實施例1:
[0034]如圖1所示，本發(fā)明所述的純電動車用永磁直流無刷電機，包括連接為一體的上端蓋8、電機殼體2和下端蓋7，電機殼體2的內(nèi)部設(shè)有定子I以及設(shè)置在電機軸4上與之匹配的轉(zhuǎn)子5、電機軸4的兩端設(shè)置軸承6，電機軸4為轉(zhuǎn)子5關(guān)于定子I轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)動中心，軸承6位于上端蓋8和下端蓋7上以支撐電機軸4，定子I包括內(nèi)側(cè)均勻分布定子槽111的定子鐵芯11和嵌入定子槽111內(nèi)的繞組線圈112，定子鐵芯11的兩端設(shè)有絕緣骨架3，絕緣骨架3上設(shè)有電路板組件9，轉(zhuǎn)子5包括轉(zhuǎn)子鐵芯51和其周圍均勻分布的偶數(shù)個永磁體52。
[0035]為進一步說明上述整體結(jié)構(gòu)，如圖8所示，電路板組件9包括PCB電路板91、焊接在PCB電路板91上的多個霍爾位置傳感器92和安裝孔93，PCB電路板91為