CN108288902B - 电动车用永磁无刷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开电动车用永磁无刷电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述转子包括转子铁芯、固定于所述转子铁芯的转轴及固定至所述转子铁芯的若干永磁体，其中，所述定子绕组形成三相绕组，每相绕组由若干并联绕组组成。较佳的，所述电机为16极18槽电机。

Description

电动车用永磁无刷电机
技术领域
本申请涉及电机技术，尤其涉及电动车用永磁无刷电机的结构及驱动。
背景技术
纯电动车具有环保、节能等诸多优点，近年来的发展日益蒸蒸日上，大有有朝一日取代汽油车的趋势。随着节能及环境保护要求的提高，电动车驱动电机的发展迅速。
发明内容
本发明的实施例旨在提供新型的电动车驱动电机，具有可靠、节能、体积小、重量及成本低等优点。
本发明一方面提供一种电动车用永磁无刷电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述转子包括转子铁芯、固定于所述转子铁芯的转轴及固定至所述转子铁芯的若干永磁体，其中，所述定子绕组形成三相绕组，每相绕组由若干并联绕组组成。
较佳的，所述电机为16极18槽电机。
较佳的，所述定子铁芯包括圆环形轭部及自所述圆环形轭部沿径向向内延伸的若干均匀分布的定子齿部，所述若干定子齿部的径向内表面与和所述圆环形轭部同心的假想圆相切或者所述若干定子齿部的径向内表面的中心点位于与所述圆环形轭部同心的假想圆上，所述假想圆的半径与所述圆环形轭部的外环面的半径的比值大于0.65小于0.8。
较佳的，所述圆环形轭部的径向宽度为所述圆环形轭部的外环面的半径与所述假想圆的半径之差的1/6至1/4。
较佳的，所述若干定子齿部的径向内表面为平面。
较佳的，所述若干永磁体插入到所述转子铁芯内，在所述转子铁芯的外周缘形成n/2个N、S交替的磁极，其中n为永磁体的数量。
较佳的，所述转子铁芯的外周由n/2个均匀连续分布的弧部组成，各弧部的弧心在与所述转轴同心的假想圆上，所述n/2个N、S交替的磁极形成在所述n/2个弧部处，每一弧部的周向中部为最高点，与相邻弧部相交处为最低点，所述若干定子齿部的径向内表面为平面，所述转子铁芯的表面弧部的最高点与定子齿部的径向内表面之间的最小距离与所述转子铁芯的表面弧部的最低点与定子齿部的径向内表面之间的最大距离之比为1:3～1:5。
较佳的，所述若干永磁体为片状磁铁，分别安装在所述转子铁芯上开设的若干长方形定位槽中，每两个相邻片状磁铁形成一个磁极，且两槽之间形成110度～150度的分布夹角，用于收容所述两个相邻片状磁铁的两个定位槽相连通，所述两个相邻片状磁铁安装之后所述每个磁铁的两头定位槽的连通处留有足够的隔磁材质部，材质为空气或其他非导磁材料。
较佳的，所述转子铁芯经一镂空支架与所述转轴相固定，该支架有一定的轴向送风作用和送风角度。
较佳的，所述每相绕组的若干并联绕组由若干组并联开关管桥臂分别驱动。
附图说明
图1示出本申请一实施例的永磁无刷电机剖面图；
图2示出图1中永磁无刷电机的一种驱动电路。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的电动车用永磁无刷电机进行详细说明。
本发明一实施例提供一种电动车用永磁无刷电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述转子包括转子铁芯、固定于所述转子铁芯的转轴及固定至所述转子铁芯的若干永磁体，其中，所述定子绕组形成三相绕组，每相绕组由若干并联绕组组成。
参阅图1，本发明另一实施例提供的永磁无刷电机，尤其适用于电动车，所述电机包括定子和转子。
定子包括定子铁芯12、缠绕在所述定子铁芯12上的定子绕组14及外壳、端盖等(图中未示出)，所述定子铁芯包括圆环形轭部16及自所述圆环形轭部16沿径向向内延伸的若干沿周向均匀分布的定子齿部18，相邻定子齿部18之间形成绕线槽20用于容纳定子绕组14，本实施例中，定子具有18个齿部，形成18个绕线槽。所述若干定子齿部18的径向内表面22的中心点位于与所述圆环形轭部16同心的假想圆上，即所述若干定子齿部18的径向内表面22与和所述圆环形轭部同心的假想圆相切。
较佳的，所述假想圆的半径与所述圆环形轭部16的外环面的半径的比值大于0.65小于0.8。
较佳的，圆环形轭部16较窄，例如，所述圆环形轭部16的径向宽度为所述圆环形轭部16的外环面的半径与所述假想圆的半径之差的1/6至1/4。如此，可以采用卷绕工艺制成圆环形轭部，从而节约硅钢片材料。
较佳的，所述若干定子齿部18的径向内表面22为平面，从而可以简化模具设计。
转子包括转子铁芯24、固定于所述转子铁芯24的转轴(图中未示出)及固定至所述转子铁芯24的若干永磁体26。转轴通过轴承(图中未示出)可转动地安装到定子的端盖，使转子可相对于定子转动。本实施例中，转子铁芯24靠近外周边缘的位置处开设用于安装永磁体的若干定位槽28，所述若干永磁体26插入到所述转子铁芯24的定位槽28内，在所述转子铁芯24的外周缘形成n/2个N、S交替的磁极，各磁极沿转子的半径方向产生磁力线，其中n为永磁体的数量，本实施例中n较佳的为32。所述转子铁芯24的外周由n/2个均匀连续分布的弧部30组成，各弧部的弧心在与所述转轴同心的假想圆上，所述n/2个N、S交替的磁极形成在所述n/2个弧部30处，每一弧部的周向中部为最高点H，与相邻弧部相交处为最低点L，所述若干定子齿部的径向内表面22为平面，所述最高点H与定子齿部的径向内表面22之间的最小距离与所述最低点L与定子齿部的径向内表面22之间的最大距离之比为1：3～1:5，可以在定转子之间的气隙中形成大致正弦磁场。
本实施例中，对应转子铁芯外周的每个弧部30设置有一对定位槽28，每对定位槽28的两周向端延伸至接近相应弧部30的两个周向端但与转子铁芯的外周及相邻定位槽之间留有一定间隔。转子铁芯上开设的定位槽28相对于径向倾斜设置，其轴向截面大致呈长方形，所述若干永磁体26为片状磁铁，分别安装在相应的长方形定位槽28中。每两个相邻片状磁铁26在转子铁芯外周对应的弧部30处形成一个磁极且两者之间形成110度～150度的分布夹角α。用于收容所述两个相邻片状磁铁26的两个定位槽28相连通，所述片状磁铁的两头留有足够的隔磁部32，以减少磁场漏磁。隔磁部32可以是空气或者其他非导磁材料。本实施例中，永磁体采用片状，易于加工和充磁。
本实施例中，转子铁芯24呈圆环形，固定在一镂空支架34的径向外侧，镂空支架34具有中心环36以及自中心环36向外延伸到转子铁芯24的若干支撑肋38，支撑肋38沿轴向有一定的送风角度和轴向送风作用，中心环36的内孔40用以固定安装到转轴。本实施例中，转子铁芯较佳的也可通过卷绕冲压成型，生产率高，并能节约材料，降低成本。
本实施例中，插入到转子铁芯的32个永磁体形成16个磁极，定子设有18个绕线槽，从而形成一个16极18槽电机。
本实施例中，定子绕组采用集中式绕组方式，形成U、V、W三相绕组，每相绕组的各个绕组并联连接。
图2示出本实施例提供的图1中永磁无刷电机的一种驱动电路50，包括电机驱动控制器52、驱动电路54及逆变桥56。电机的U、V、W三相绕组采用星形连接，每一相各有m个并联绕组，分别用U1…Um、V1…Vm、W1…Wm表示，所述每相绕组的m个并联绕组由m组并联的开关管桥臂分别驱动。也就是说，对应每一相的每个绕组，逆变桥中设有一一对应的桥臂用于驱动该绕组。逆变桥每个桥臂中设上臂开关(对应UVW三相分别用UTH、VTH和WTH表示)和下臂开关(对应UVW三个分别用UTL、VTL和WTL表示)，每个桥臂的上臂开关和下臂开关连接于电源正端+U与电源负端-U之间。开关可以采用MOS管、晶体管或其他适合的开关管及电路。驱动电路中，对应于每相绕组，分别设上臂开关驱动器和下臂开关驱动器，分别用UHD、ULD、VHD、VLD、WHD和WLD表示(驱动连接线略)，分别用于驱动该相绕组中各并联绕组的驱动桥臂的上臂开关TH和下臂开关TL。
本实施例中，采用多组并联开关管桥臂分别驱动三相绕组中每一相的多个并联绕组，每个桥臂支路独立供电且电流较小，即使各支路导通、关断时间不同也不会导致各支路开关管的过流及损坏，因此具有较好的均流效果，提高电机可靠性。
较佳的，逆变桥中的开关管可以共用1块或2块铝基PCB板，采用一体焊接工艺，具有较低的成本和能耗。
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种电动车用永磁无刷电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述转子包括转子铁芯、固定于所述转子铁芯的转轴及固定至所述转子铁芯的若干永磁体，其中，所述定子绕组形成三相绕组，每相绕组由若干并联绕组组成，所述每相绕组的若干并联绕组由若干组并联开关管桥臂分别驱动，每一所述桥臂中设上臂开关和下臂开关，每一所述桥臂的上臂开关和下臂开关连接于电源正端与电源负端之间；
所述定子铁芯包括圆环形轭部及自所述圆环形轭部沿径向向内延伸的若干均匀分布的定子齿部，若干定子齿部的径向内表面为平面；
所述转子铁芯的外周由n/2个均匀连续分布的弧部组成，其中n为永磁体的数量；
所述转子铁芯的表面弧部的最高点与定子齿部的径向内表面之间的最小距离与所述转子铁芯的表面弧部的最低点与定子齿部的径向内表面之间的最大距离之比为1:3～1:5。
2.如权利要求1所述的电动车用永磁无刷电机，其特征在于，所述电机为16极18槽电机。
3.如权利要求1所述的电动车用永磁无刷电机，其特征在于，所述若干定子齿部的径向内表面与和所述圆环形轭部同心的假想圆相切或者所述若干定子齿部的径向内表面的中心点位于与所述圆环形轭部同心的假想圆上，所述假想圆的半径与所述圆环形轭部的外环面的半径的比值大于0.65小于0.8。
4.如权利要求3所述的电动车用永磁无刷电机，其特征在于，所述圆环形轭部的径向宽度为所述圆环形轭部的外环面的半径与所述假想圆的半径之差的1/6至1/4。
5.如权利要求1所述的电动车用永磁无刷电机，其特征在于，所述若干永磁体插入到所述转子铁芯内，在所述转子铁芯的外周缘形成n/2个N、S交替的磁极。
6.如权利要求5所述的电动车用永磁无刷电机，其特征在于，各弧部的弧心在与所述转轴同心的假想圆上，所述n/2个N、S交替的磁极形成在所述n/2个弧部处，每一弧部的周向中部为最高点，与相邻弧部相交处为最低点。
7.如权利要求6所述的电动车用永磁无刷电机，其特征在于，所述若干永磁体为片状磁铁，分别安装在所述转子铁芯上开设的若干长方形定位槽中，每两个相邻片状磁铁形成一个磁极，且两槽之间形成110度～150度的分布夹角，用于收容所述两个相邻片状磁铁的两个定位槽相连通，所述两个相邻片状磁铁安装之后每个磁铁两头留有隔磁材质部。
8.如权利要求1所述的电动车用永磁无刷电机，其特征在于，所述转子铁芯经一镂空支架与所述转轴相固定。
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