[实用新型]永磁无刷电动装置

说明书

本实用新型涉及电动装置，更具体涉及一种用于电动车辆的驱动及对噪音和振动有严格限制，并对力矩特性有特别选择场合使用的永磁无刷电动装置。

用低噪音、无污染的电动装置来替代现有由汽油、柴油发动机作为交通车辆的驱动动力，已成为现代社会的发展趋势。电动车辆的驱动装置曾采用直流串激电动机、直流他激电动机、交流异步电动机及直流永磁无刷电动机。直流串激电动机有较宽的使用场合，但需要换向器和电刷，所以体积大、造价高、可靠性差、维护困难；直流他激电动机控制方便，但结构脆弱，且造价较高；交流异步电动机通过矢量控制、功率大、维护简单，但有复杂的电子控制装置，且其结构装置需进一步完善；直流永磁无刷电动机是最近发展较快的一种电动装置，如《永磁直流电动机外转子结构》「21」ZL专利号95200391．0，该技术方案还存在着一定的缺陷：其结构只有外转子形式；其效率应进一步提高，电机力矩需进一步增大，当其作为摩托车的驱动动力，尤其是用于自行车的驱动动力时，其直径与厚度仍需进一步减小等，故需进一步开发研究。

本实用新型的目的是，提供一种永磁无刷电动装置，在外转子结构或内转子结构的转子上安置有永磁体，尤其适合电动摩托车和电动自行车使用，具有效率高、噪音低、体积小、起动力矩大、过载能力强、调速方便和运行稳定的特点。

本实用新型所说的永磁无刷电动装置由定子和转子组成，该电动装置可采用外转子结构或者内转子结构。可使该电动装置运行的条件应为要求有电动装置和控制部分共同组成。

本实用新型所说的永磁无刷电动装置，当其为外转子结构形式时，定子为圆柱形结构，采用n相(n≥3)全对称星形联结绕组，定子铁芯和支架为一体压装并与轴连接在一起，定子上的位置检测原件装在端部电枢齿上并穿过绕组端部缝隙与轴芯引出控制线，由直流电源通过逆变调速器对定子绕组供电。转子由永磁体和具有极靴的铁芯组成，由m(6≤m≤36)对永磁体和极靴铁芯相间布置串联组合成闭合的圆形外转子，在外转子结构或内转子结构的转子上安置有m(6≤m≤36)对永磁体，永磁体沿周向按N、S、S、N、N、S……形式多极布置，以周向为导磁方向，永磁体、极靴铁芯、电机气隙及定子铁芯共同组成磁通路；所说的永磁体呈矩形或者梯形结构，永磁体的两边与极靴铁芯紧密连接。这种磁路结构与定子电流组成的磁回路相互垂直，从而避免了电动装置过载时失磁。

本实用新型所说的永磁无刷电动装置是依据永磁电机磁场计算和磁路计算原理，结合减少永磁无刷电动装置电枢反应的要求，采用电枢槽宽与电枢齿宽比为：1比1～0．8范围内选取合适的电枢槽数。每极每相槽数为q(q=1或2)，当电动装置功率≤500W时，可取q=1，当电动装置功率＞500W时，可取P=2，来确定极数，用主磁场漏磁场计算和磁回路计算确定磁体尺寸，以此方法选取的电机极数和外形尺寸可达到缩小电机体积、减轻电机重量，又能实现高力矩性能的目的。

本实用新型所说的永磁无刷电动装置为外转子结构时，其永磁体安置在外转子中。由于电动车辆起动转矩大(可达额定矩的2．5～3．5倍)，恒功率范围宽，故在起动或低速运行时电枢电流较大(因为永磁磁场不变)，在此情形下电动装置的电枢反应也较大，若将其作为电动车辆的驱动装置，由于上述原因将导致电动装置无法正常运行。为了有效地减少电枢反应，本实用新型的电动装置在极靴铁芯上开设槽抑制电枢反应。本实用新型所说的永磁体与极靴铁芯的安置方式，使得电动装置电枢磁场轴线与永磁体磁场相交，电枢磁场主流不通过永磁体，故不会发生去磁现象。为了保证电枢磁切不倒向，电动装置气隙长度g采用g=(0．005～0．010)×D校核，其中D为电动装置直径。

本实用新型所说的永磁无刷电动装置，当其为内转子结构形式时，定子结构与外转子结构的定子镜像相同，并置于非磁性外壳之中。内转子结构的转子与外转子结构的转子呈镜像相同。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型提出了电动装置最合适的极对数。

2、目前电动自行车使用的有刷电动机系统效率在75％以下，而采用本实用新型的电动装置系统效率在90％以上，效率提高10％以上。

3、本装置用于电动自行车起动力矩可大于额定力矩的2．5～3．5倍。

4、本装置用于电动自行车，功率为150W时，可做到直径180毫米，长度50毫米，其总体积为《永磁直流电动机外转子结构》专利技术功率相同电动机的85％以下。