[实用新型]直流六相无刷电机

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种直流六相无刷电机。(以下简称为本电机)

本电机所采用的技术属于机械、电机设计制造技术领域。本电机特别适用于高、中、低速调速驱动方面的应用，尤其适用于各种型式的以蓄电池和燃料电池为动力的电动车辆的驱动应用，如电动汽车、电动游览车、电动摩托车、电动自行车和电动轮椅车等。本实用新型可以显著改善驱动用直流无刷电机的运行性能，提高效率，在各种电动车辆的驱动应用中节省蓄电池电源消耗。其应用分类属于电动车辆的驱动技术。本电机还特别适用于低速直驱风力发电机机组配套作为发电机应用。

背景技术

本实用新型其主要相关技术为：

以蓄电池或其他类似直流电源为能源，用于电动车辆驱动的电机分为有刷电机和无刷电机2类。其中有刷电机又分为串励有刷电机和永磁有刷电机2种。而无刷电机一般均采用三相六状态“两两通电”的一种形式。有刷和无刷2类电机各有优缺点。近几年来，由于无刷电机控制技术的进步和所用的功率电子器件性能的改善，以及无刷电机所固有的无磨损、基本免维护的特点，无刷电机主要是三相无刷电机得到了较快的发展，在市场上的占有率逐步提高。

目前电动车行业中采用现有技术的直流三相无刷电机，由于全部采用“两两通电”的三相六状态工作方式，所以每相绕组的通电“电角度”都是120度。也就是在半个周期的180度电角度内(一个周期是360度电角度)，有120度通电，从电源接受能量，另外60度不通电，绕组不工作。由于无刷电机从原理上规定了电机电枢波形要求是梯形波或方波，对于三相六状态“两两通电”的无刷电机，就要求电机电枢相电势波形的顶部平台宽度不能小于120度。如果平台宽度小于120度，则在通电持续的时间内，以及在电流换相的时刻，相电压波形就要发生降落和塌陷，也就是电势波形的瞬时值降低。由于此时的电机电势与电源(蓄电池)电压的差距增大，电机电流的瞬时值将急骤上升，引起电机工作电流和电机力矩的大幅度脉动。直接导致电机的损耗增加、力矩抖动、电机运转的噪音增大等明显的负面效果。

无论此种电机的内部结构是采用隐极式斜槽跨多齿绕组，还是采用显极式直槽跨单齿绕组，电机相电压波形平顶部位的理论宽度都只有120度。虽然在理论上是可以满足“平台换相”的要求，但是由于槽口宽度的存在和磁极漏磁等因素的影响，相电势波形的平顶部位宽度全部都小于120度。据实测，多数电机只是在100-110度范围内，设计和制造差一些的电机，“平台宽度”还不到此数。做得最好的电机也只能是接近而不能达到120度。依据以上分析，现有三相无刷电机的换相时刻均落在相电势波形的斜坡位置，不能满足“平台换相”的要求。此时相电势的瞬时值与电源电压的差距增大，引起换相时刻的冲击电流加大，电机的力矩抖动、噪音增大，效率降低，控制器的功率电子器件以及蓄电池的负担加重，对无刷电机系统的安全稳定运行不利，也降低电动车辆的乘坐舒适性。这是目前在电动车驱动领域中三相无刷电机普遍存在的问题，是难以消除的原理性的缺陷。

发明内容

本实用新型“直流六相无刷电机”的目的是提供一种能消除现有三相无刷电机由于原理性缺陷所引起的力矩抖动、噪音较大和控制器功率电子器件负担加重等不利因素，使性能和品质得到显著提高的新型驱动电机。

本实用新型“直流六相无刷电机”的构成和原理为：(见附图1)

在硅钢片叠片铁心1上冲有槽齿2，围绕每个槽齿分别绕有A，B，C，D，E，F六相线圈3，各相线圈的排列布置及其绕线方向按照所设计的一定规律，并如附图1所示。以上六相绕组可以连接成两个错开30度电角度的三相系统。叠片铁芯和线圈与心轴4一起构成电机的定子。在定子的外围套有低碳钢筒体5，在筒体5的内圆表面粘贴固定有稀土磁钢6。稀土磁钢按照N极向内和S极向内交替分布排列，磁钢的数量按照设计的极数。稀土磁钢的内表面与定子冲片的外圆表面保持一定距离作为空气间隙。低碳钢筒体5起到支承磁钢的作用，也是磁极磁路的磁轭，并且也作为电机的外壳。筒体5与电机端盖相连结，端盖通过滚动轴承安装在心轴4上。因此，端盖连同筒体5和磁钢6成为电机的转子，可以围绕心轴旋转，也就是围绕电机定子旋转。这样就构成了心轴和定子不转动而磁场和外壳旋转的轮毂电机。在电机的外壳上安装轮辋(或者通过辐条安装轮辋)，在轮辋上安装轮胎，电机通电旋转时就可以驱动车辆前进。