CN2301810Y - 永磁无刷直流电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种永磁无刷直流电动机,尤其是用于直接驱动轻便电动车轮的电动机,其转子设于定子外周并通过轴承与电机轴相联,转子上设有用于与被驱动车轮轮辐或支撑件联接的安装孔,机体内的定子上设有位置传感器,位置传感器的输出接控制电机运转的控制装置。本实用新型的结构简单、传动效率高、装修方便,特别适用于轻便电动车辆。

Description

永磁无刷直流电动机

本实用新型涉及一种永磁无刷电动机，尤其是用于直接驱动被驱动装置的电动机。

现有技术中的直流电动机一般分为无刷电动机和有刷电动机。有刷电机的结构较复杂。无刷电机一般包括转子、定子、设于电机内的转子位置传感器及控制电机运转的控制装置，转子设于定子内。这类电机用于驱动被驱动装置时，一般须通过传动机构与被驱动装置相联接，因而其传动效率较低。

本实用新型的目的就是针对上述问题提供一咱结构较简单、传动效率较高的永磁无刷直流电动机。

本实用新型的技术方案是，一种永磁无刷直流电动机，包括具有定子和转子的电机本体，设于电机内的位置传感器及控制电机运转的控制装置，其特殊之处是定子由定子铁心和缠绕在铁心上的绕组构成，定子固装在电机轴上，转子由机壳和固设在机壳内周壁上的永磁体构成，转子设于定子外周并通过轴承与电机轴相联，机壳上设有用于与被驱动装置联接的安装孔，位置传感器设在定子上并处于受永磁体影响的范围内。

而且，定子铁芯上设有斜槽，其槽口处设有磁性槽楔。

而且，斜槽为12个，对应的定子绕组为6个，定子绕组采用单层集中整距绕组、Y形接法，永磁体粘接在机壳内周壁上，呈14级分布。

而且，定子绕组节距等于定子铁芯槽距。

而且，电机轴为空心轴，位置传感器和定子绕组引出线经空心轴引出。

而且，位置传感器为霍尔效应磁敏传感器，该传感器设于定子铁心的槽口。

而且，控制装置包括与位置传感器电联接的译码电路、调制载波电路、驱动电路、逆变电路和电源电路，译码电路和调制载波电路的输出端与驱动电路的输入端相接，驱动电路的输出端与逆变电路的输出端联接，逆变电路的输出端与电机定子绕组的各相对应联接。

本实用新型由于将转子设于定子外圈，转子上设有安装孔，安装孔可直接与被驱动装置如车轮的轮辐或支撑件联接，这样电机可直接驱动被驱装置如车轮的转动，因而结构简单、传动效率高。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本实用新型控制装置的电路原理图。

参见图1～图2，本实用新型包括具有定子12和转子10的电机本体1、设于电机1内的位置传感器6及与位置传感器6电联接的控制电机1运转的控制装置，定子12由定子铁芯11和缠绕在铁心11上的绕组5构成，定子12固装在机轴2上。转子10由机壳8和固设在机壳8内周壁上的多级(如14级)永磁体9构成，转子10设于定子12外周并通过轴承4与电机轴2相联，机壳8上设有用于与被驱动装置(如轮于的轮辐或支承件)联接的安装孔7，位置传感器6设在定子铁心11的槽口或绕组端部近槽口部位，并处于受永磁体9的影响范围内。上述位置传感器6可采用霍尔效应磁敏传感器。

本实用新型的定子铁心11上设有12个斜槽14，对应的定子绕组5为6个，定子绕组5采用单层集中整距绕组、Y形接法、两相导通、三相六状态，绕组中点和电源中点之间无中线连接，这对于电池的合理使用起到良好的作用，特别适于在轻便电动车上使用。对于采用多极、多相(大于三相)结构时为了简化控制线路，可采用分相控制的方法。上述绕组线圈在两个相邻槽间缠绕，绕圈的跨距等于齿距，这样绕组5的端部大大缩小，使铜线的利用率提高，铜耗降低，不仅提高了电机效率，而且制造简单，适于大批量生产。

本实用新型的永磁体9可采用高效节能的永久磁钢NdFeB，它粘结在机壳8内周壁，呈14级分布。本实用新型除上述推荐采用的14级(永磁体级数)、12槽(定子绕组槽数)方案外，还可根据永磁体极数和定子绕组槽数进行组合构成不同的多极少槽方案。

本实用新型的电机轴2可采用空心轴，位置传感器6的引出线3和定子绕组5的引出线13经空心轴引出。

本实用新型的控制装置包括电源电路17、译码电路15、调制载波电路23、驱动电路19、逆变电路18，电源电路17和逆变电路18由电池25供电，电源电路17将电池电压变换成控制电路和霍尔位置传感器6所需的15V电源，对于机内设有三个霍尔位置传感器6的电机1，三个霍尔传感器6检测转子位置输出的信号为互差60°的方波，霍尔传感器6的三路信号经译码电路15后输出六路与逆变桥六个功率管T1～T6相对应的控制信号。译码电路15输出的上桥信号直接送给驱动电路19后控制逆变电路18中上桥的三个功率管T1、T3、T5的开通与关断。下桥的三个功率管T2、T4、T6加上了由调制载波电路23输出的调制载波，为了使在电池电量不足、电动自行车启动时脚踩速度未达到3公里/小时，运行过程中过流、起动按扭未合上或刹车把柄握住等其中之任一种情况下电机不运转，本实用新型的控制装置中设有如附图3所示的电量指示电路16、过流保护电路22、初速3公里/小时、启动电路24、起动按钮20、刹车触点21，即在上述要求电机不运转条件下，使图中T点电平为零，而封锁驱动信号，使下桥三个功率管T2、T4、T6处于关断状态，控制加到定子绕组5上电压为零。反之，T点为高电平，译码电路15的输出和调制线波电路23产生的信号加到驱动电路19上，控制下桥T2、T4、T6的开通与关断，进而将电压加到定子电枢绕组5上。上述调制载波可由一个555电路实现，其载波脉冲占空比由给定电位器控制，调节给定电位器的大小即可调节调制载波脉冲的宽度，从而达到调节输出到电枢上电压大小的目的。本实用新型控制装置内的驱动电路由三极管和555电路组成。本实用新型的控制装置采用上述分立的元件代替现有技术中mc33035专用芯片来完成控制电机运转功能，使控制装置的成本较低，性能价格比较高。

Claims (7)

1、一种永磁无刷直流电动机，包括具有定子[12]和转子[10]的电机本体[1]，设于电机[1]内的位置传感器[6]及与位置传感器[6]电联接的控制电机[1]运转的控制装置，其特征是定子[12]由定子铁心[11]和缠绕在铁心[11]上的绕组[5]构成，定子[12]固装在电机轴[2]上，转子[10]由机壳[8]和固设在机壳[8]内周壁上的永磁体[9]构成，转子[10]设于定子[12]外周并通过轴承[4]与电机轴[2]相联，机壳[8]上设有用于与被驱动装置联接的安装孔[7]，位置传感器[6]设在定子[12]上并处于受永磁体[9]影响的范围内。

2、根据权利要求1所述的电动机，其特征是定子铁心[11]上设有斜槽[14]，其槽口处设有磁性槽楔。

3、根据权利要求2所述的电动机，具特征是斜槽[14]为12个，对应的定子绕组[5]为6个，定子绕组[5]采用单层集中整距绕组、Y形接法、永磁体[9]粘接在机壳[8]内周壁上，呈14级分布。

4、根据权利要求3所述的电动机，具特征是定子绕组节距等于定子铁心槽距。

5、根据权利要求4所述的电动机，其特征是电机轴[2]为空心轴，位置传感器[6]和定子绕组[5]引出线[3、13]经空心轴引出。

6、根据权利要求1至5所述的任一电动机，其特征是位置传感器[6]为霍尔效应磁敏传感器，该传感器[6]设于定子铁心[11]的槽口。

7、根据权利要求6所述的电动机，其特征是控制装置包括与位置传感器[6]电联接的译码电路[15]、调制载波电路[23]驱动电路[19]、逆变电路[18]和电源电路[17]，译码电路[15]和调制载波电路[23]的输出端与驱动电路[19]的输入端相接，驱动电路[19]的输出端与逆变电路[18]的输出端联接，逆变电路[18]的输出端与电机定子绕组[5]的各相对应联接。

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