[实用新型]一种电励磁无刷直流电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流电机，特别是一种电励磁无刷直流电机。 

背景技术

直流电机与交流电机相比具有良好的调速性能，在许多场合应用广泛。有刷直流电机励磁绕组在定子部分，电枢绕组在转子部分，电枢电流要经过电机换向器换向加到电枢绕组中，且电枢电流是工作电流，电流较大，在换向过程中容易产生换向火花，电机换向器很容易烧坏，碳刷要经常更换，且在换向过程中要产生大的损耗，人们把这种有集电环的直流电机称之为有刷直流电机。随着电子技术的发展，特别是大功率器件的发展，电机电枢电流的换向被大功率电子器件替代，电枢绕组放置在定子部分，把励磁放在转子部分，并用永久磁钢代替，形成无刷直流电机。 

无刷直流电机也是一种直流电机，具有直流电机的工作特性，是有刷直流电机的改型换代。无刷直流电机转子为永久磁钢励磁，定子为电枢绕组，电枢电流要有专用的无刷直流电机驱动器完成换向控制，无刷直流电机驱动器根据电机转子的具体位置适时导通或关断相应的电枢绕组电流，使电机产生同一方向的力，推动电机转子旋转，带动负载运行。无刷直流电机取消了集电环碳刷装置，消除了换向火花，不需要更换碳刷，可靠性提高、效率提高，在大部分采用有刷直流电机的场合逐步被为无刷直流电机代替，最具代表性的例子为电动汽车领域。早期电动汽车驱动电机主要以有刷直流电机为主，这种电机启动转矩大，适合车辆的起步和爬坡要求，但这种电机耗电太严重，电动汽车电能有限，有刷直流电机效率太低很快就被交流变频电机取代。交流变频电机是普通的异步变频电机配备变频驱动器，这种电机效率好于有刷直流电机，但启动性能不如有刷直流电机好，效率还是偏低，后来逐 渐被效率更高的无刷直流电机取代。 

无刷直流电机与有刷直流电机相比其励磁是固定不变的，不能像有刷直流电机那样方便调整，因此电机的调速特性和负载特性不如有刷电机好，其弊端也显而易见。以新能源电动汽车的动力电机为例，当车辆在起步或爬坡时需要很大转矩，但无刷直流电机因磁场不能调节，因而这种电机不能像有刷电机那样产生足够大的起步转矩，车辆的起步性能和爬坡能力受到影响。当车辆在平路需要高速行驶时，车辆要求电机这时的转速要高，而转矩不需要太大，有刷电机通过减小励磁电流可以提高本身的转速，而无刷直流电机因磁场恒定就无法把本身转速提的很高。这就造成无刷直流电机外特性与电动汽车的负载特性不太适应，但由于无刷直流电机的综合性能特别是效率特性远好于其他种类的电机，目前在电动汽车领域还是首先选用无刷直流电机。 

发明内容

本实用新型的技术解决问题是：针对新能源车辆的迫切需要，克服现有技术的不足，提供一种电励磁无刷直流电机(简称电机)，这种电机将无刷直流电机不变的永磁励磁，变为可变的外加励磁，从而解决了电机低速启动转矩小，变速范围小的缺点。 

本实用新型的技术解决方案是：一种电励磁无刷直流电机，由电机部分和驱动控制器部分组成。其中电机部分的转子铁芯整体迭装后压装在电机轴上，励磁线圈固定在转子铁芯上，电机轴的两端分别装有轴承，定子铁芯压装在定子机壳内，定子线圈安装在定子铁芯的线槽中，电机端盖的外端与定子机壳连接、内端与轴承的外圈连接，使电机成为一个整体，导电环安装在电机轴上，碳刷安装电机端盖上，转子位置检测装置的转动部分固定的电机轴上，静止部分固定在电机端盖上。驱动控制器部分由整流滤波单元、转子位置采集单元、逻辑控制单元、斩波驱动单元和励磁控制单元组成。整流滤波单元将电源端输来的交流电，经过整流滤波变为直流电，作为驱动控制器 的母线电压。转子位置采集单元将电机转子位置信号进行处理，经过逻辑单元进行逻辑判断，控制斩波驱动单元供给电机电流的大小、方向和时间，并使供给电机的电流与电机磁场正交，使电机始终处于最佳的状态旋转。 

本实用新型的原理是：这种电励磁的无刷直流电机，其转子为电励磁绕组，定子为电枢绕组，电枢电流有专用的无刷直流电机驱动器完成换向控制，这与无刷直流电机驱动器基本一样，转子励磁绕组通过导电环外加电源励磁，根据电机的转矩公式：T＝C_mφI 

式中：T----电机转矩 

C_m----电机的转矩系数 

φ----电机的磁通 

I----电机电枢输入电流 

当电机需要输出转矩增大时，在电枢电流I不变时，增大电机的励磁电压，电机的励磁电流增大，电机的主磁通Φ增大，电机输出的转矩就增大。当然在电机的主磁通Φ不变时，增加电枢电流I时，也可以增加电机转矩，实际工作中是既增加电机的主磁通Φ，同时增加电枢电流I，这时电机的输出转矩将更大。