CN209120093U - 一种十二相永磁无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种十二相永磁无刷直流电机，包括转子和定子，所述转子内设置有永磁体，所述定子设置有定子槽，所述定子槽内设置有依次布置的四套独立三相绕组，每套三相绕组的输入端均与控制电路连接。本实用新型通过将电机的十二相绕组设置为四套可以独立控制的三相绕组，结构简单，各套绕组之间的干扰小，有利于对电机进行整体控制。

Description

一种十二相永磁无刷直流电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种十二相永磁无刷直流电机。

背景技术

随着电机技术的进步，目前所用的三相无刷直流电机在性能上已经渐渐不能满足需要，为了使电机更早进入稳态，响应速度更快，波动量更小，我们提出了十二相无刷直流电机，但是由于十二相无刷直流电机涉及到的参数多，绕组之间干扰大，导致电机控制起来非常复杂，因此，设计出一种结构简单，绕组布置合理，不同绕组之间干扰小的十二相无刷直流电机具有重要意义。

实用新型内容

为了解决上诉问题，本实用新型提供一种十二相永磁无刷直流电机，其通过将电机的十二相绕组设置为四套可以独立控制的三相绕组，结构简单，各套绕组之间的干扰小，有利于对电机进行整体控制。本实用新型通过以下技术方案实现：

一种十二相永磁无刷直流电机，包括转子和定子，所述转子内设置有永磁体，所述定子设置有定子槽，所述定子槽内设置有依次布置的四套独立三相绕组，每套三相绕组的输入端均与控制电路连接。

进一步地，所述四套独立三相绕组均为星形连接。

进一步地，所述四套独立的三相绕组均为三角形连接。

进一步地，所述控制电路包括四组并联的全桥逆变电路，每组全桥逆变电路包括六个IGBT功率管，每个IGBT功率管的门极控制信号为PWM信号。

进一步地，所述控制电路的输入端并联有滤波电容。

进一步地，所述相邻两套三相绕组的对应相之间相差π/12电角度。

本实用新型通过将电机的十二相绕组设置为四套可以独立控制的三相绕组，不仅结构简单，而且各套绕组之间的干扰小，由于转子内设置有永磁体，在实际应用时不需要对转子施加励磁，只需要通过控制电路控制定子绕组的导通顺序即可，有利于对电机进行整体控制；其次，将每套绕组设置为星形连接，可以降低启动电流，减少损耗，另外，本实用新型还可以将每条绕组设置为三角形连接，从而提高电机的启动转矩，增强电机带载能力；此外，将相邻两套三相绕组的对应相之间的电角度设置为π/12电角度，可以得到波动较小的电流波形和反电动势波形，同时具有平稳的转速，电机运行过程中，进入稳态早，响应速度快，超调量小。

附图说明

图1为本实用新型中定子绕组与控制电路的接线示意图。

图2为本实用新型中四套定子绕组的空间位置示意图。

附图标记：L—电感，R—电阻，C—滤波电容，Ⅰ—第一套定子绕组，Ⅱ—第二套定子绕组，Ⅲ—第三套定子绕组，Ⅳ—第四套定子绕组。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例

本实施例提供一种十二相永磁无刷直流电机，包括转子和定子，所述转子内设置有永磁体，所述定子设置有定子槽，所述定子槽内设置有依次布置的四套独立三相绕组，每套三相绕组的输入端均与控制电路连接。本实施例中，所述控制电路包括四组并联的全桥逆变电路，每组全桥逆变电路包括六个IGBT功率管，每个IGBT功率管的门极控制信号为PWM信号。

如图1所示，作为优选，本实施中的四套独立三相绕组可以均设置成星形连接。这里以第一套定子绕组Ⅰ和用于控制第一套定子绕组Ⅰ的一组控制电路为例进行说明，定子绕组Ⅰ为三相星形连接的绕组，L表示定子绕组Ⅰ中每相绕组的电感，R表示每相绕组的电阻，相邻相之间相差2π/3电角度；本组控制电路为全桥逆变电路，包括六个IGBT功率管，上桥臂用T1、T2和T3表示，下桥臂用T4、T5和T6表示，其中，每个功率管的门极均连接有PWM控制信号，功率管T1、T2、T3的集电极相互短接，功率管T4、T5和T6的发射极相互短接，功率管T1、T2、T3的发射极分别与功率管T4、T5和T6的集电极连接，定子绕组Ⅰ的三相绕组的一端相互短接，另一端分别与功率管T1、T2、T3的发射极连接，功率管T1的集电极和功率管T4的发射极分别为逆变电路的两个输入端。

实施本实施例时，四套独立三相绕组的绕组接线和绕组参数相同，四组全桥逆变电路的电路结构和功率管参数相同，为了使逆变电路的输入减少谐波干扰，逆变电路还可以设置滤波电容C，滤波电容C的两端分别与功率管T1的集电极和功率管T2的发射极连接。

这里需要说明的是，在具体实施时，为了节约空间，四组逆变电路可以并联从而使四组逆变电路可以共用一个输入电源，同时，只需要在第一组逆变电路的输入端并联滤波电容C即可，具体地，本实施例中，可以使每组逆变电路的功率管T1的集电极和功率管T4的发射极分别相互短接，另外，还可以将四套绕组的中性点相互短接，使定子绕组形成具有十二分支的星形矢量图。为了防止功率管在导通和关断过程中产生的感应电势损伤电路器件，可以在每个功率管的发射极和集电极之间并联续流二极管D，其中，二极管D的正极与功率管的发射极连接，二极管D的负极与功率管的集电极连接。

作为另一种优先，本实施例可以将四套独立的三相绕组均设置为三角形连接。

具体地，转子中设置的永磁体由永磁材料制成，永磁材料可以为永磁铁氧体、合金永磁材料或复合永磁材料中的一种，定子则由导磁材料制成。

具体地，如图2所示，本实施例中可以将四套定子绕组中相邻两套三相绕组的对应相之间设置为相差π/12电角度，也可以将四套定子绕组中相邻两套三相绕组的对应相之间设置为相差π/6电角度。

这里需要说明的是，在具体工作中，同一时刻有八相绕组导通，其中四相正向导通，另外四相负向导通，同一套绕组各相的导通时序相差2π/3电角度，当四套定子绕组中相邻两套三相绕组的对应相之间设置为相差π/12电角度时，四套绕组的导通时序相差π/12电角度，当四套定子绕组中相邻两套三相绕组的对应相之间设置为相差π/6电角度时，四套绕组的导通时序相差π/6电角度。

具体地，以四套绕组的导通时序相差π/12电角度为例，定子绕组的导通状态有二十四种状态，将整个圆周分为了二十四段，每段都为π/12电角度，以转子运行在第一段为例，此时转子位置处于0-π/12的空间位置，绕组Ⅰ的A相绕组(将绕组Ⅰ的三相分别设为A相、B相、C相)通正向电流，绕组Ⅰ的B相绕组通负向电流，在本实施例中可以表示为A+B-，后同；绕组Ⅱ的A1相绕组(将绕组Ⅱ的三相分别设为A1相、B1相、C1相)通正向电流，绕组Ⅱ的B1相绕组通负电流，在本实施例中表示为A1+B1-，后同；绕组Ⅲ的A2相绕组(将绕组Ⅲ的三相分别设为A2相、B2相、C2相)通正向电流，绕组Ⅲ的B2相绕组通负电流，在本实施例中表示为A2+B2-，后同；绕组Ⅳ的A3相绕组(将绕组Ⅲ的三相分别设为A3相、B3相、C3相)通正向电流，绕组Ⅲ的B3相绕组通负电流，在本实施例中表示为A3+B3-，后同。当转子由第一段跳到第二段的过程中，定子磁动势会跳过π/12电角度，依次类推拖动转子转动，定子磁动势在一个周期内会跳动二十四次，每个状态角为π/12电角度。

相比三相电机，由于本实施例提供的十二相电机在换相过程中，转过π/12电角度进入下一个磁动势状态，而三相无刷直流电机需要转过π/3电角度才能进入下一个磁动势状态，因此本实施例提供的十二相无刷直流电机因换相引起的转矩波动更小，可以有效降低转矩脉动，提高电机运行时的稳定性。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种十二相永磁无刷直流电机，包括转子和定子，其特征在于，所述转子内设置有永磁体，所述定子设置有定子槽，所述定子槽内设置有依次布置的四套独立三相绕组，每套三相绕组的输入端均与控制电路连接，所述控制电路包括四组并联的全桥逆变电路，其中，相邻两套三相绕组的对应相之间相差π/12电角度或π/6电角度。

2.根据权利要求1所述的一种十二相永磁无刷直流电机，其特征在于，所述四套独立三相绕组均为星形连接。

3.根据权利要求1所述的一种十二相永磁无刷直流电机，其特征在于，所述四套独立的三相绕组均为三角形连接。

4.根据权利要求1所述的一种十二相永磁无刷直流电机，其特征在于，每组全桥逆变电路包括六个IGBT功率管，每个IGBT功率管的门极控制信号为PWM信号。

5.根据权利要求4所述的一种十二相永磁无刷直流电机，其特征在于，所述控制电路的输入端并联有滤波电容。