[实用新型]永磁直流电动机外转子结构

说明书

本实用新型属于电动机类，为一种永磁直流电动机的外转子结构。主要可用于机动车辆的驱动以及需要有足够的起动转矩和良好调速特性的使用场合。

现有技术中的交通工具一般都是用汽油、柴油发动机作为车辆的驱动动力。由于这类车辆排出有害的气体，造成生活环境污染，并产生噪声，影响人们的身体健康和工作学习，因此对电动机车的动力研究将是现代社会研究的重要课题。

由于电动车辆有着很高的驱动转矩特性的要求，尤其是电动汽车在起动、加速、刹车等工况下对电动机均有较高的调速和转矩的要求。传统的串激直流电动机一直被认为在性能上是最优良的选择，但由于有了换向器和电刷，所以存在体积大、造价高、可靠性差、维护困难等缺点，故不能很好地适用于电动车的驱动之中。

从电动车辆的驱动电机的发展来看，最早是采用直流串激电动机，它具有较宽的使用场合，但需要用齿轮来实现车辆的速度转换和加速装置；采用直流他激电动机，虽具有控制方便，无需齿轮或继电器装置来控制速度的变化的优点，但其结构脆弱并且造价较高；交流异步电动机的维护简便，功率大，但要求有复杂的电子控制装置，且在很多方面有待于作出更多的研究开发工作；最近发展的是采用直流无刷永刷电动机，该电动机具有维护简便，功率大，效率高，无励磁损耗，与交流异步电动机相比，需要较少的电子控制装置，但是由于体积较交流电动机大，不便于安装于车辆的轮毂之中，故有待于进一步开发研究。

本实用新型的目的是，对无刷永磁直流电动机存在的不足，对其转子结构进行设计、改造、使电机具有较现有技术更小的外形尺寸，更合理的磁路设计，更广泛的使用范围，同时具有起动转矩大，恒功率范围宽，调速方便，结构简单等特点。

本实用新型所说的永磁直流电动机外转子结构亦可针对现有技术中的无刷永磁直流电动机进行改造。当为无刷永磁直流电动机时，其可使电动机运行的条件应为要求有电动机和控制部分共同组成。本实用新型的说的电动机为外转子结构形式，定子为普通的n相(n≥3)全对称星形联结绕组，由直流电源通过逆变调速器对定子绕组供电。转子上安置有m(m≥3)对极极身，极身之间安置有永磁体，相鄰的永磁体均以S、N、N、S……的方式安置，永磁体与极身相互串联组合成闭合的圆形外转子；所说的极身为U型或I型或T型结构，极身的两边与永磁体紧密连接。本实用新型所采用的这种U型、I型或T型结构的极身形式，可有效地减少电动机外转子的外径尺寸、增大电枢外径、缩小电机体积、并能节省材料。在极身上开有用以减少电枢反应的槽，该槽同时可起到减轻重量、使磁钢工作点平衡，减少气隙磁场畸变的效果。

本实用新型所说的永磁直流电动机外转子结构是依据直流电动机磁路设计的原理，并充分结合缩小电动机外径和减少永磁直流电动机的电枢反应的要求而设计的。本实用新型所说的是外转子式的永磁直流电动机，其永磁体是安置在外转子上。由于电动车辆起动转矩大(可达额定矩的4～6倍)，恒功率范围亦很宽，故在起动和低速时电枢电流较串激电动机大(因为永磁磁场不变)，所以电动机在运行时电枢反应较大，若将其电动机用于电动机车上作为驱动电机时，则电机在起动或低速运行时将会因为过大的电流所导致的强大交轴电枢反应而导致电动机无法正常运行。为了有效地减小电枢反应，实验证明在极身和极靴上开设槽则可在抑制电枢反应、减少气隙磁场畸变以及在提高电动机转矩方面起到积极的作用。此外，本实用新型所说的永磁体与极身的安置方式亦可有效的减小电动机的整体尺寸。

利用本实用新型所说的永磁直流电动机的外转子结构构成的无刷永磁直流电动机与传统的直流电动机相比，由于改变了极身的形状，取消了电刷和换相器，故重量只有同容量直流电动机的1/3以下，具有体积小、效率高、起动力矩大、恒功率范围宽、调速方便、结构简单等特点；根据本实用新型所说的直流电动机外转子结构制造的直流电动机可适用于电动汽车、摩托车、自行车、三轮车等交通工具上作轮式驱动电机或用于其它驱动系统之中。

此外，本实用新型还具有以下优点：

1、在外转子结构中采用优质稀土永磁材料作永磁体，可产生节能的效果和有耐温及保持优良磁性能的效果。

2、根据外转子的结构形式及布置方式，既可增大电枢外径，又可缩小电机体积，可节省材料和节约空间，减小漏磁，特别适合于中、小型电机，甚至微型电机。

3、由于采用了开槽措施和合理的结构设计，可减小电枢反应，增大主磁场，使磁钢工作点平衡，减小气隙磁场畸变，增大电机出力，并能提高转矩特性的线性度。

4、极身冲片可适用于各种类型的电机。

5、当Ld≈Lq时，能获得接近直流电动机的力矩特性。