CN102570759B - 三相电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相电机，可应用于电动车上，其解决了现有普通电机价格高，工作稳定性不好，不便进行控制调整的问题。所采取的技术方案：一种三相电机，包括壳体、端盖、电机轴、转子、定子和电子换向器，定子上设有绕组和传感器，传感器的数目对应于定子上绕组的相数，电子换向器与定子上绕组相连接，用于向定子上绕组供电，传感器与电子换向器相连接，所述的转子上设有若干串联在一起的绕组，这些绕组通过设于转子和定子之间的传导结构和电源线与电子换向器相连接，电子换向器根据调速指令先向转子提供励磁电流，使转子产生固定磁场；在传感器的指令下以合适的电流方向和合适的电流大小向定子上的相应绕组供电，使定子产生旋转磁场。

Description

三相电机

技术领域

本发明涉及一种主要是应用于电动车上，用于为电动车的行走提供动力源的三相电机。

背景技术

现有电机的主体结构包括绕组和磁钢，利用绕组通电后所产生的磁场和磁钢所产生的磁场之间的相互作用，而实现电机转子的转动。目前，由于资源等原因，已把稀土列为战略物资。而稀土又是强磁体的主要原材料，这导致磁钢价格节节攀升。加上目前电机行业对磁钢需求日渐加大，且稀土属于不可再生资源，随着应用消耗，会导致磁钢资源越来越少，从而导致永磁电机的价格会越来越高。

中国实用新型专利（专利号：200720198680.8）本发明提供一种混合励磁爪极电机，包括定子和转子。该定子和转子的铁芯均由硅钢片叠压而成，定子铁芯内侧是凸极齿槽结构，齿上套有电枢绕组，转子铁芯是爪极结构，爪极转子的两爪极之间贴有一层HALBACH阵列结构的磁钢。本发明在不增加爪极极身体积和重量的情况下可以获得较强的气隙磁场。可以是三相电机也可以是多相电机。

这种结构的电机同样具有生产价格高的缺陷。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明需要解决的技术问题是：提供一种能够有效降低生产成本的三相电机。

为解决所述技术问题，本发明所采取的技术方案：一种三相电机，包括壳体、端盖、电机轴、转子、定子和电子换向器，定子上设有绕组和传感器，传感器的数目对应于定子上绕组的相数，电子换向器与定子上绕组相连接，用于向定子上绕组供电，传感器与电子换向器相连接，其特征在于，所述的转子上设有若干串联在一起的绕组，这些绕组通过设于转子和定子之间的传导结构和电源线与电子换向器相连接，电子换向器根据调速指令先向转子提供励磁电流，使转子产生固定磁场；在传感器的指令下以合适的电流方向和合适的电流大小向定子上的相应绕组供电，使定子产生旋转磁场。本三相电机一般是应用于电动车上，电动车开启时，需要转动调速把，转动调速把时即会指令电子换向器向转子供电，转子产生固定磁场，传感器感知到转子的位置，从而指令电子换向器向定子供应合适的电流，定子上产生旋转磁场，旋转磁场和转子上产生的固定磁场相互作用，进而推动转子相对于定子的转动。这里的传感器相当于普通的带有磁钢电机的霍尔元件，可以商购，它们是电子换向器向定子供电的信号源。转子上的绕组在通电后，相当于普通电机上的磁钢。转子上的绕组和定子上的绕组，它们两者可以是并联，也可以是串联，为便于电子换向器的控制，两者之间优选并联的连接方式。

作为优选，所述的传导结构包括两个同心设置的滑环和两个碳刷，两个碳刷分别抵靠在两个滑环的表面上。碳刷和滑环作为所述传导结构的主要组成部分，结构简单，能够很好地适应电机的工作需求。

作为优选，所述碳刷设置在端盖上。这方便对碳刷的设置。

作为优选，在端盖上设有具有凹口的碳刷架，碳刷间隙地插接在该凹口内，在端盖与碳刷之间设有螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端分别作用在端盖和碳刷上。在螺旋弹簧的作用下，碳刷能够很稳定地保持与滑环之间的顶压接触，提高了电流传导时的稳定性。

作为优选，所述的电子换向器根据转子的转速和转矩对励磁电流的大小进行调整。可以通过设置在电动车上的速度表与电子换向器连接，在换向器得到电动车行进的速度，以及自身对转子所供电流的值，从而确定是否自动改变供给转子电流的值，这能够使电机很好地适应电动车的行车要求。

作为优选，所述定子上设有出线口，电源线穿过该出线口。这方便了对电源线的布线。

作为优选，该电机为外转子电机，所述的电机轴上设有穿线口。通过在电机轴上设置有穿线口，方便了对电源线的穿接。

作为优选，所述穿线口倾斜地贯穿电机轴。可以在一定程度上保证电机轴的强度，能够有效减小穿线口的设置对电机轴的强度影响，而且也方便电源线的穿接。

作为优选，所述转子上设有若干槽齿状结构，所述的若干绕组设置在这些槽齿状结构内。这方便了在转子内形成所述的绕组，使得这些绕组在通电后所形成的磁场在周向上具有良好的均匀性。

本发明的有益效果在于：

1、利用绕组代替普通电机上的磁钢，能够有效节省稀土资源的消耗。

2、利用绕组通电后形成转子上的固定磁场，不会出现磁钢的退磁现象，电机的性能也不会因此而发生下降。

3、利用绕组代替磁钢，从经济核算上，每台电机的价格要降低100—150元。

4、普通电机上的磁钢一旦成型后，其上所产生的磁场只会随着时间的推移而慢慢消减，不会根据电动车的运行需要而作磁场的适应性变化。由绕组通电后形成的磁场，可以根据电动车的运行需要，在电子换向器的控制下，可以作适应性的改变，从而能够很好地满足电动车的行车需要。

5、由于是通过绕组替代磁钢，通过精细控制绕组的绕制，可以使转子在周向上所形成的磁场强度各处一致性好，能够有效提高电机工作过程中的稳定性。

6、在人力推行电动车时，由于断电的原因，定子和转子之间可以做到完全无相互作用的场，电动车的人力推行轻便。

附图说明

图1是本发明内转子式三相电机的纵向剖视图。

图2是本发明外转子式三相电机的纵向剖视图。

具体实施方式

本发明三相电机的结构包括壳体2、端盖1、电机轴、转子、定子和电子换向器。定子上设有定子铁芯，定子铁芯上设有绕组和传感器，传感器的数目与定子铁芯上绕组的相数相等，传感器一般为三个。电子换向器与定子上绕组相连接，用于向定子上绕组供电，传感器与电子换向器相连接，用于感知转子的周向位置。在转子上设有转子铁芯，转子铁芯上设有若干绕组，这些绕组串联在一起，并通过电源线，以及设于转子和定子之间的传导结构与电子换向器相连接，以便接受电子换向器所供给的励磁电流。

电子换向器可以选用通常意义上的电动车直流无刷电机控制器，其最高的耐受电压为68V，刹车电平为低电平，欠压在56V，调速把手电压介于1.1—4.2V之间，最高限流25A，相位角60度，具有缺相自修复功能。

本三相电机以使用在电动车上为例，在电动车开启之初，扭动调速把手，电子换向器先向转子上的绕组供电，从而在转子上形成固定磁场。设于定子上的传感器感知到转子的周向位置，从而指令电子换向器向定子提供合适的电流，以便在定子绕组处形成旋转磁场，通过旋转磁场与所述固定磁场的相互作用，进而使转子发生转动。电子换向器向转子上绕组供给的励磁电流，其大小可以有适应性的调整，调整的根据是电机的转速和转矩。

所述的传导结构包括两个碳刷10和两个同心设置的滑环12，碳刷10的外端面抵靠在滑环12的外表面上。碳刷10一般是设置在端盖1上的，在端盖1的内端面上设置有碳刷架13，碳刷架13上具有凹口，碳刷10间隙地插接凹口内。为提高碳刷10与滑环12相抵靠接触时的稳定性，在凹口内于碳刷10的内侧设有螺旋弹簧11，螺旋弹簧11的两端分别作用在碳刷10和端盖1上。在定子上设有出线口，所述的电源线穿过该出线口。

实施例1

图1示出的是本发明三相电机一种实施方式的纵向剖视图，该三相电机为内转子式三相电机。

图中的壳体2、两个端盖1、定子铁芯3，以及定子铁芯3上设置的绕组构成了本电机的定子，定子铁芯3固定在壳体2的内周面上，两端盖1分别固定在壳体2的两端侧。

图中的转子铁芯4、转子支架8、转子铁芯4上所设的绕组构成了本三相电机的转子，转子铁芯4设于转子支架8的外周。转子铁芯4上形成有槽齿状结构，转子上的绕组绕制在槽齿状结构内。电机轴7固定在转子支架8的轴线位置处，电机轴7的一端部伸出到端盖1的外侧，作为电机的动力输出轴。

在转子支架8上与电机轴7伸出端相对一侧的端面上固定有胶木架9，前述的两个滑环12嵌入到胶木架9内，滑环12的外表面与胶木架9的外表面相平齐。与胶木架9相靠近的端盖1内表面上设有碳刷架13，碳刷架13上与两个滑环12相对应的位置处设有两个凹口，前述的两个碳刷10分别间隙地插接在这两个凹口内。在凹口内设有螺旋弹簧11，螺旋弹簧11的两端分别作用在端盖1和碳刷10上，两个碳刷10的外端部分别顶压在两个滑环12的外表面上。前述的出线口设置在该端盖1上，出线口贯穿端盖1的壁体，与电子换向器相连接的电源线穿过出线口与碳刷10相连接，两个滑环12分别与转子上绕组的两个线头相连接。

电机轴7与端盖1之间设有支承轴承6，以便电机轴7相对于端盖1周向转动，实现电机动力的传递。在电机轴7的伸出端侧外周面与端盖1之间还设置有油封5。

实施例2

图2中示出的本三相电机另一种实施方式的纵向剖视图，该三相电机为外转子式三相电机。

图中的壳体2、两个端盖1、转子铁芯14、转子铁芯14上的绕组构成了本三相电机的转子。转子铁芯14设置在壳体2的内周面上，转子铁芯14上形成有槽齿状结构，转子上的绕组绕制在槽齿状结构内。

图中的定子支架16、设于定子支架16外周的定子铁芯17、定子铁芯17上的绕组构成了本三相电机的定子。电机轴15固定在定子支架16的轴线位置处，电机轴15的两端均贯穿两个端盖1。

在定子支架16的一端面上固定有胶木架9，在胶木架9外表面上同轴地嵌入两个滑环12，滑环12的外表面与胶木架9的外表面平齐。在靠近滑环12的端盖1内表面上设有碳刷架13，碳刷架13上与两个滑环12相对应的位置处设有两个凹口，两个碳刷10分别间隙地插接在这两个凹口内。在凹口内也设置有两端作用在端盖1和碳刷10上的螺旋弹簧11，两个碳刷10的外端部分别顶压在两个滑环12的外表面上。

前述的出线口设置在定子支架16上，电源线穿过该出线口与两滑环12分别连接，两个碳刷10分别与转子上绕组的两个线头相连接。在电机轴15上还设有穿线口18，穿线口18倾斜地贯穿电机轴15的径向尺寸，电源线穿过穿线口18后与电机外部设置的电子换向器相连接。

在电机轴15与两个端盖1之间分别设有支承轴承6和油封5，以便转子可转动地支承在电机轴15上，并实现端盖1与电机轴15之间的油密封。

Claims (4)

1.一种三相电机，包括壳体、端盖、电机轴、转子、定子和电子换向器，定子上设有绕组和传感器，传感器的数目对应于定子上绕组的相数，电子换向器与定子上绕组相连接，用于向定子上绕组供电，传感器与电子换向器相连接，其特征在于，所述的转子上设有若干串联在一起的绕组，这些绕组通过设于转子和定子之间的传导结构和电源线与电子换向器相连接，电子换向器根据调速指令先向转子提供励磁电流，使转子产生固定磁场；本三相电机应用于电动车上，电动车开启时，需要转动调速把，转动调速把时即会指令电子换向器向转子供电，转子产生固定磁场，传感器感知到转子的位置，在传感器的指令下以合适的电流方向和合适的电流大小向定子上的相应绕组供电，使定子产生旋转磁场，所述的传导结构包括两个同心设置的滑环和两个碳刷，设置在端盖上的两个碳刷分别抵靠在两个滑环的表面上；所述定子上设有出线口，电源线穿过该出线口；该电机为外转子电机，所述的电机轴上设有穿线口；所述穿线口倾斜地贯穿电机轴。

2.根据权利要求1所述的三相电机，其特征在于，在端盖上设有具有凹口的碳刷架，碳刷间隙地插接在该凹口内，在端盖与碳刷之间设有螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端分别作用在端盖和碳刷上。

3.根据权利要求1或2所述的三相电机，其特征在于，所述的电子换向器根据转子的转速和转矩对励磁电流的大小进行调整。

4.根据权利要求1或2所述的三相电机，其特征在于，所述转子上设有若干槽齿状结构，所述的若干绕组设置在这些槽齿状结构内。