CN106655551B - 一种体感车电励磁轮毂电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种体感车电励磁轮毂电机，属于特种电机技术领域。该电机包括导磁轮毂、轴、定子固定块、励磁绕组、定子铁心、轴承和电枢绕组。导磁轮毂的内侧有13X个向内凸出的转子极，X为正整数，在轴承的作用下导磁轮毂可以旋转。总个数为6X的定子铁心在圆周方向上均布，且每个定子铁心有两个沿径向延伸的定子极，同一个定子铁心的两个定子极的极距等于转子极极距。在每个定子铁心顺时针方向的定子极上都绕有励磁绕组，逆时针方向的定子极上都绕有电枢绕组。本发明的技术电枢绕组依据相位不同可分为六相，且各个定子铁心独立、各相绕组隔离性能好，因此电机具备较高的带故障运行能力。

Description

一种体感车电励磁轮毂电机
技术领域
本发明涉及一种体感车电励磁轮毂电机，属于特种电机技术领域。
背景技术
体感车又称电动平衡车，是近年新开发的代步工具，而且体感车也是代表新型的绿色环保休闲娱乐用品。体感车作为一种新型的交通工具，它大多使用永磁无刷电机作为驱动电机，配合电子控制系统，可以仅仅依靠人体重心的改变来实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。
目前相关的专利主要集中在体感车主体结构和控制技术上。例如发明专利申请：一种智能体感车，专利号：201510630739.5，公开了一种利用头部信息代替手控制车子转向的技术，以预防由于手机来电或短信等突发因素导致的手忙脚乱而引起意外事故。申请号为：201510646117.1的发明专利申请：基于人体重力感应控制行车速度和方向的体感车及方法，公开了一种采用至少四轮结构，行驶过程平衡性能更好，有效杜绝了安全隐患的体感车控制技术。
另外，也有一些轮毂式驱动电机的专利，例如申请人2016年申请的发明专利：一种电动车混合励磁轮毂电机，专利号：201610256109.0，提出了实现了轮毂和驱动电机的集成的混合励磁轮毂电机，该电机具有双面盘式结构，可提高电机的比功率。类似的，授权的发明专利：轮毂电机，专利号：200480021062.5，也公开了一种可实现轮毂电机的小径化、结构紧凑的轮毂电机。
本发明的创造性不在于轮毂电机技术和平衡车技术的结合。本申请的技术与现有技术的不同主要体现在电机结构方面。本申请的技术具有各相完全隔离的定子结构和超出已公开常理技术的特殊定转子匹配参数，其六相绕组的配置方式也与传统电机有着本质的区别。
发明内容
所要解决的技术问题：提供一种六相隔离、故障不能传播的一种体感车电励磁轮毂电机。
为了实现以上功能，本发明采取的技术方案是：
一种体感车电励磁轮毂电机，其特征在于：
由导磁轮毂(1)、轴(2)、定子固定块(3)、励磁绕组(4)、定子铁心(5)、 轴承(6)和电枢绕组组成；
导磁轮毂(1)的内侧有13X个向内凸出的转子极，X为正整数，13X个转子极沿圆周方向均布；在轴承(6)的作用下导磁轮毂(1)可以旋转；
定子铁心(5)利用定子固定块(3)固定在轴(2)上，且定子铁心(5)位于导磁轮毂(1)的内侧；定子固定块(3)不导磁；
总个数为6X的定子铁心(5)在圆周方向上均布，且每个定子铁心(5)有两个沿径向延伸的定子极，定子极之间由定子铁心(5)的轭部连接；同一个定子铁心(5)的两个定子极的极距等于转子极极距；
不同的定子铁心(5)之间有空气间隙；
在每个定子铁心(5)顺时针方向的定子极上都绕有励磁绕组(4)，所有励磁绕组(4)的绕制方向相同；
在每个定子铁心(5)逆时针方向的定子极上都绕有电枢绕组，电枢绕组依据相位不同可分为六相，分别是A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有电枢绕组的绕制方向相同。
如上所述的一种体感车电励磁轮毂电机，其特征在于：轴承(6)的内圈固定在轴(2)上，轴承(6)的外圈固定在导磁轮毂(1)的中心孔内，在轴承(6)的作用下，导磁轮毂(1)可以绕轴(2)旋转，从而带动外侧的轮胎旋转。
如上所述的一种体感车电励磁轮毂电机，其特征在于：六相绕组分别接两个三相逆变器，当其中一相绕组出现故障后，其余各相绕组可以继续降额工作。
本发明的有益效果是：
1电机的六相绕组且各相绕组互相隔离，可以把故障限制在一相内，以减小故障相对其它相造成负面影响，防止故障传播；
2具备外转子，可以直接驱动体感车运行；
3转子为凸极结构，无励磁绕组或永磁体，工作可靠；
4总的磁链较短，定子铁心磁阻小，铁耗少；硅钢片用量少、电机重量轻；
5绕组皆为集中式绕组，内阻小，效率高；
6转子极数多，适合体感车的低速运行，且极数为质数，高阶次谐振小。
附图说明
图1是本发明X=1的体感车电励磁轮毂电机纵剖图。其中，1、导磁轮毂，2、轴，3、定子固定块，4、励磁绕组，5、定子铁心，6、轴承。
图2是本发明X=1的体感车电励磁轮毂电机横剖图。其中，1、导磁轮毂，2、轴，3、定子固定块，4、励磁绕组，5、定子铁心，7、A相电枢绕组， 8、B相电枢绕组，9、C相电枢绕组，10、D相电枢绕组，11、E相电枢绕组，12、G相电枢绕组。
图3是本发明X=1的一种体感车电励磁轮毂电机绕组嵌线图。其中，上部的序号1-12表示极数序号，F、A、B、C、D、E和G分别表示励磁绕组、A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组和G相电枢绕组。
图4是本发明X=1的一种体感车电励磁轮毂电机双通道逆变器图。
图5是本发明X=1的一种体感车电励磁轮毂电机六相电枢绕组与励磁绕组的互感图。其中Laf表示A相电枢绕组与励磁绕组的互感，在数值上等于励磁电流为1A是A相电枢绕组的磁链。
具体实施方式
本发明提供一种体感车电励磁轮毂电机，为使本发明的技术方案及效果更加清楚、明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1给出的本发明X=1的体感车电励磁轮毂电机纵剖图。由导磁轮毂(1)、轴(2)、定子固定块(3)、励磁绕组(4)、定子铁心(5)、 轴承(6)和电枢绕组组成。导磁轮毂(1)的内侧有13个向内凸出的转子极，即X=1，13个转子极沿圆周方向均布；在轴承(6)的作用下导磁轮毂(1)可以旋转。
轴承(6)的内圈固定在轴(2)上，轴承(6)的外圈固定在导磁轮毂(1)的中心孔内，在轴承(6)的作用下，导磁轮毂(1)可以绕轴(2)旋转，从而带动外侧的轮胎旋转。
图2是本发明X=1的体感车电励磁轮毂电机横剖图。定子铁心(5)利用定子固定块(3)固定在轴(2)上，且定子铁心(5)位于导磁轮毂(1)的内侧；定子固定块(3)不导磁。
总个数为6X的定子铁心(5)在圆周方向上均布，且每个定子铁心(5)有两个沿径向延伸的定子极，定子极之间由定子铁心(5)的轭部连接；同一个定子铁心(5)的两个定子极的极距等于转子极极距。不同的定子铁心(5)之间有空气间隙。
在每个定子铁心(5)顺时针方向的定子极上都绕有励磁绕组(4)，所有励磁绕组(4)的绕制方向相同。
在每个定子铁心(5)逆时针方向的定子极上都绕有电枢绕组，电枢绕组依据相位不同可分为六相，分别是A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有电枢绕组的绕制方向相同。
图3给出的本发明X=1的一种体感车电励磁轮毂电机绕组嵌线图。在每个定子铁心顺时针方向的定子极上都绕有励磁绕组(F)，所有励磁绕组(F)的绕制方向相同。在每个定子铁心逆时针方向的定子极上都绕有电枢绕组，电枢绕组依据相位不同可分为六相，分别是A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有电枢绕组的绕制方向相同。
图4是本发明X=1的一种体感车电励磁轮毂电机双通道逆变器图。两相绕组分别接两个三相逆变器，当其中一相绕组出现故障后，其余各相绕组可以继续降额工作。两个通道之间互相隔离，一个通道内的故障不会传播到第二个通道。
图5是本发明X=1的一种体感车电励磁轮毂电机六相电枢绕组与励磁绕组的互感图。可以看出各相绕组之间相隔60度电角度。
下面对本发明提出的体感车电励磁轮毂电机进行工作原理的说明。
通过位置传感器检测电机转子位置，将位置信号输送给控制器后，控制器控制功率变换器的相应开关管，给电感上升的绕组通以正向电流，给电感下降的绕组通以负向电流，电机即可实现对外输出转矩。
需要指出的是，本发明的体感车电励磁轮毂电机的极数并非是个有限组合内的选择问题，而是只有在这种极数的匹配下才能取得所述性能的特殊结构。从图2可以看出，此时G相电枢绕组磁链最小，而C相电枢绕组磁链最大。因此只有在这种极数匹配下才能使六相电枢绕组的磁阻周期性变化且电位角相差60°电角度。

Claims (3)

1.一种体感车电励磁轮毂电机，其特征在于：
由导磁轮毂(1)、轴(2)、定子固定块(3)、励磁绕组(4)、定子铁心(5)、轴承(6)和电枢绕组组成；
导磁轮毂(1)的内侧有13X个向内凸出的转子极，X为正整数，13X个转子极沿圆周方向均布；在轴承(6)的作用下导磁轮毂(1)可以旋转；
定子铁心(5)利用定子固定块(3)固定在轴(2)上，且定子铁心(5)位于导磁轮毂(1)的内侧；定子固定块(3)不导磁；
总个数为6X的定子铁心(5)在圆周方向上均布，且每个定子铁心(5)有两个沿径向延伸的定子极，定子极之间由定子铁心(5)的轭部连接；同一个定子铁心(5)的两个定子极的极距等于转子极极距；
不同的定子铁心(5)之间有空气间隙；
在每个定子铁心(5)顺时针方向的第一个定子极上都绕有励磁绕组(4)，所有励磁绕组(4)的绕制方向相同；
在每个定子铁心(5)逆时针方向的第一个定子极上都绕有电枢绕组，电枢绕组依据相位不同分为六相，分别是A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有电枢绕组的绕制方向相同。
2.如权利要求1所述的一种体感车电励磁轮毂电机，其特征在于：轴承(6)的内圈固定在轴(2)上，轴承(6)的外圈固定在导磁轮毂(1)的中心孔内，在轴承(6)的作用下，导磁轮毂(1)可以绕轴(2)旋转，从而带动外侧的轮胎旋转。
3.如权利要求1所述的一种体感车电励磁轮毂电机，其特征在于：两相绕组分别接两个三相逆变器，当其中一相绕组出现故障后，其余各相绕组可以继续降额工作。
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