CN103208897B - 无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无刷直流电机，其包括电机本体、电机控制板和散热后壳；所述电机本体后端电性固定连接有机电隔离板，所述电机控制板焊接在所述散热后壳的内壁上；所述电机本体包括外转子组件、内定子组件和电机轴；所述外转子组件包括外转子圆柱状壳体，所述外转子圆柱状壳体的内壁上沿着电机轴方向粘结有2组永磁体单元；所述内定子组件包括定子铁芯叠片，所述定子铁芯叠片为2组并且与所述永磁体单元一一对应设置。本发明的电机外特性好，具有可贵的低速大转矩特性，能够提供大的启动转矩而且电机涡流损耗小，稳定性高。
Description
技术领域
本发明属于电机及其控制技术的领域，更具体的说，本发明涉及一种无刷直流电机。
背景技术
风扇等电器设备所选用的电机需要效率高、使用电流小、启动电流小，避免电池瞬间大电流放电，电机能量反馈性能好的特性；电机大部分时间都处于启动、加速和制动的工作状态，因此电机的起动性能、加速性能、电机的可靠性对电动车辆尤为重要。
目前电器设备中应用较广泛的为无刷直流永磁电机。传统的无刷直流永磁电机主要包括磁齿轮外转子、调磁环、磁齿轮内转子和电机定子，磁齿轮外转子、调磁环、磁齿轮内转子和电机定子之间均具有气隙；不仅结构简单，而且系统噪声高、机械磨损等问题。而且现有技术中，为了满足超大转速和低速的要求，通常均需要采用液压马达和减速齿轮系的方式，存在结构复杂、故障多、成本高，而且维修不便。外转子永磁电机是当前出现的一种可以实现低速大转速功能的新型电机，其主要包括外转子、外转子永磁体、磁通调制极和内定子，其通过定子上磁通调制极的引入，省去了传统磁齿轮中的调磁环结构，省去了传统磁齿轮中的内转子以及独立的调磁环结构，解决了系统噪声高、机械磨损等问题。但是这种结构的永磁游标电机漏磁较大，铁心损耗较大，功率较低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无刷直流电机。
为了解决上述技术问题并且实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种无刷直流电机，其包括电机本体、电机控制板和散热后壳；所述电机本体后端电性固定连接有机电隔离板，所述电机控制板通过导线与所述机电隔离板连接，并且所述散热后壳与所述机电隔离板可拆卸的连接，并将所述电机控制板焊接在所述散热后壳的内壁上；其中所述电机本体包括外转子组件、内定子组件和电机轴；所述外转子组件包括外转子圆柱状壳体，所述外转子圆柱状壳体前后两端设置有与之紧固连接的前盖和后盖；所述外转子圆柱状壳体的内壁上沿着电机轴方向粘结有2组永磁体单元；所述外转子通过轴承与所述电机轴可转动的连接；所述内定子组件包括定子铁芯叠片，所述定子铁芯叠片为2组并且与所述永磁体单元一一对应设置，所述定子铁芯叠片的端部设置有定子绕组。
其中，所述散热后壳的后壁上分布有阵列式散热片。
其中，所述散热壳与所述机电隔离板为可拆卸的密封连接。
其中，所述电机控制板通过散热端柱焊接在所述散热后壳的内壁上。
其中，所述永磁体单元包括第一永磁体、可变磁体和第二永磁体。
其中，所述永磁体为钕铁硼永磁体，所述可变磁体为Fe-Cr-Co类磁体。
其中，所述电机控制板上集成有电机控制器，所述电机控制器包括霍尔传感器、控制电路芯片、驱动电路芯片和逆变电路；所述霍尔传感器与控制电路芯片的写入端连接，控制电路芯片的输出端与驱动电路芯片的输入端相连接，驱动电路芯片的输出端与逆变电路的输入端连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的无刷直流轮毂电机采用了内置式的全密封结构，摒弃了传统的结构设计，通过在电机本体和电机控制板之间设置机电隔离板，显著降低了电机旋转对机电控制板结构的电磁干扰和振动干扰；并且还具有优异的防尘防水防油污效果；此外所述散热后壳与机电隔离板采用的是可拆卸的连接方式，当需要对电机控制板进行维修的时候，仅需将散热后壳拆下，送修即可；具有安装简便，维修方便的特点。
(2)本发明的电机外特性好，具有可贵的低速大转矩特性，能够提供大的启动转矩。此外在本发明的电机中使用了可变磁体，从而可以显著降低各永磁体中涡流电流的扰动，降低了外转子永磁体中的涡流损耗，有利于提高电机的稳定性。
附图说明
图1为本发明所述无刷直流电机的整体结构示意图。
图2为本发明所述电机主体的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例涉及一种无刷直流电机，其包括电机本体10、电机控制板30和散热后壳20；所述电机本体10后端电性固定连接有机电隔离板20，所述电机控制板30通过导线与所述机电隔离板20连接，并且所述散热后壳20与所述机电隔离板20可拆卸的连接，并将所述电机控制板30容纳在所述散热后壳20中；所述电机本体10包括外转子组件、内定子组件和电机轴100；所述外转子组件包括外转子圆柱状壳体110，所述外转子圆柱状壳体110前后两端设置有与之紧固连接的前盖111和后盖112；所述外转子圆柱状壳体110的内壁上沿着电机轴方向开设有2组永磁体单元113；所述外转子通过轴承120与所述电机轴100可转动的连接；所述永磁体单元113包括第一永磁体、可变磁体和第二永磁体，所述第一永磁体与可变磁体，可变磁体与第二永磁体之间设置有硅钢隔片；所述内定子组件包括定子铁芯叠片130，所述定子铁芯叠片为2组并且与所述永磁体单元一一对应设置，所述定子铁芯叠片的端部设置有定子绕组132。在本发明中所述永磁体可以选择钕铁硼永磁体，优选地，钕铁硼永磁体包含：20-22wt％的钕、1.2-1.3wt％的钆、1.0-1.2wt％的钬、0.8-1.2wt％的硼、0.02-0.03wt％的铜、0.65-0.72wt％钴和余量的铁，所述的钕铁硼永磁体可以采用现有技术中常规的方法制备得到，在此不再赘述。所述可变磁体为现有技术中的Fe-Cr-Co类磁体；另外优选地本发明中使用的可变磁体，具有用以下组成表示的组成：(Sm0.8Nd0.2)(Al0.3Ti0.08Co0.52Cu0.1)7.5。所述的可变磁体的矫顽力在250-300KA/h之间，并且具有较高的磁通密度。在电机中使用上述可变磁体后，可以显著降低各永磁体中涡流电流的扰动，降低了外转子永磁体中的涡流损耗，提高了电机的稳定性。另外，所述电机控制板上集成有电机控制器，所述电机控制器包括霍尔传感器、控制电路芯片、驱动电路芯片和逆变电路；所述霍尔传感器与控制电路芯片的写入端连接，控制电路芯片的输出端与驱动电路芯片的输入端相连接，驱动电路芯片的输出端与逆变电路的输入端连接。本发明所述的电动机采用软起动，起动电流小，对电网的波动影响小，起动机械特性较好，具有直流电动机的“硬”机械特性。起动过程一般有三个阶段：定位阶段，首先控制电路芯片通过霍尔传感器判断电机转子磁极位置，导通逆变电路的两个功率器件给绕组导通一个较小的电流；加速阶段，控制电路芯片通过预设的启动时间产生一个同步信号，然后逐步升高驱动PWM的占空比，从而增加施加于电动机的电压，电动机逐渐提高转子转速；稳速阶段，电动机加速到足够高的转速时，进行对转速进行闭环控制，提供有效的速度信号，从而稳定转子速度。在控制电路芯片中将起动时间和起动电压范围进行预前设置，如将起动时间设置在5～30s，电压设置在150～250V之间，在此设定规定范围内均可以保证电动机顺利起动，否则控制系统会自动进行过电压或过电流保护，立即停止起动过程。在电机运行当中，为了防止有外来作用力把电机进行堵死，特意添加了防堵保护功能，对比传统电机，若电机受外力被堵死，电机不能立刻产生反应，要等绕组过热，通过温度开关进行保护，而本电机若遇到堵死状态，自行停止工作，并能在下次开机后继续运作。
Claims (3)
1.一种无刷直流电机，其包括电机本体、电机控制板和散热后壳；所述电机本体后端电性固定连接有机电隔离板，所述电机控制板通过导线与所述机电隔离板连接，并且所述散热后壳与所述机电隔离板可拆卸的连接，并将所述电机控制板通过散热端柱焊接在所述散热后壳的内壁上；其特征在于：所述电机本体包括外转子组件、内定子组件和电机轴；所述外转子组件包括外转子圆柱状壳体，所述外转子圆柱状壳体前后两端设置有与之紧固连接的前盖和后盖；所述外转子圆柱状壳体的内壁上沿着电机轴方向粘结有2组永磁体单元；所述外转子通过轴承与所述电机轴可转动的连接；所述内定子组件包括定子铁芯叠片，所述定子铁芯叠片为2组并且与所述永磁体单元一一对应设置，所述定子铁芯叠片的端部设置有定子绕组；所述永磁体单元包括第一永磁体、可变磁体和第二永磁体，所述可变磁体，具有用以下组成表示的组成：(Sm0.8Nd0.2)(Al0.3Ti0.08Co0.52Cu0.1)7.5；所述电机控制板上集成有电机控制器，所述电机控制器包括霍尔传感器、控制电路芯片、驱动电路芯片和逆变电路；所述霍尔传感器与控制电路芯片的写入端连接，控制电路芯片的输出端与驱动电路芯片的输入端相连接，驱动电路芯片的输出端与逆变电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述散热后壳的后壁上分布有阵列式散热片。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述电机控制板上集成有电机控制器，所述电机控制器包括霍尔传感器、控制电路芯片、驱动电路芯片和逆变电路；所述霍尔传感器与控制电路芯片的写入端连接，控制电路芯片的输出端与驱动电路芯片的输入端相连接，驱动电路芯片的输出端与逆变电路的输入端连接。
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