CN2842861Y - 空心转子永磁直流无刷电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种空心转子永磁直流无刷电机，包括由定子、转子等组成的电机本体和驱动电机本体工作的控制电路，其特征在于：该电机为8－12极，定子绕组为三相四线制，中性线接直流正极输入端，其他三组线与控制电路中的驱动器电路连接，其中的转子为空心型。该空心型转子由转子轴和磁钢组成，其中的瓦状磁钢固设在由软铁卷成的圆筒外，圆筒的两端通过带有通风孔的铁板或支架支持将其固定联接在转子轴上。该电机从转子和定子两个方面减轻电机本体的重量，比相同功率的普通同类电机减轻重量达3/4左右。不仅体重轻，而且性能优越，载重量大，工作效率高。适用于电动汽车以及油田等场所采用。
Description
技术领域：本实用新型涉及一种永磁无刷直流电机。
背景技术：目前，电动汽车所采用的驱动电机，当以永磁无刷直流电机为发展方向。然而就现有的电动汽车驱动电机来说，无论何种类型，均存在着电机体重过大和工作效率低的问题，比如一个35KW的永磁无刷直流电机，其自身重量竟高达440Kg。不难想象，在车身重量一定的情况下，装有如此沉重的电机，其电动汽车的载重能力自然要受到限制，其工作效率也就很难提高。
发明内容：本实用新型的任务是针对上述问题，提供一种空心转子永磁直流无刷电机，该电机不仅体重轻，而且性能优越，载重量大，工作效率高。
其技术解决方案为：一种空心转子永磁无刷直流电机，包括由定子、转子等组成的电机本体和驱动电机本体工作的控制电路，其特征在于：该电机为8-12极，定子绕组为三相四线制，中性线接直流正极输入端，其他三组线与控制电路中的驱动器电路连接，其中的转子为空心型。该空心型转子由转子轴和磁钢组成，其中的瓦状磁钢固设在由软铁卷成的圆筒外，圆筒的两端通过带有通风孔的铁板或支架支持将其固定联接在转子轴上。另外，在电机的定子上固定联结一换向器圆盘，该圆盘被均匀地分成18个等份即18个触点，并将这18个触点分成三组对应连接定子A、B、C的三相绕组，同时，在转子轴的端头固设一个碳刷2与圆盘1相触接，该碳刷2的宽度为1个触点宽度的2/3。
该电机的控制电路包括驱动器电路、调速器电路和换向器电路，其中的驱动器电路包括A、B、C三个回路，每一个回路都由同名绕组连接一个大功率模块GTR和电阻R1，大功率模块GTR的基极通过R3与晶体管T3的发射极连接，并在GTR的集电极一端由电容C1、开关K、二极管D1、D2、D5和电感L组成充放电回路，在GTR的发射极一端由R2和晶体管T2组成过流保护电路；调速器电路以4011B集成块为中心，并通过外围元件电阻R5、电容C2、二极管D3、D4、可调电阻R和电阻R4、晶体管T3构成，其中调速器的输出信号经晶体管T3放大后输入给驱动器电路；换向器电路对应于A、B、C三相绕组有三个回路，每一个回路都由晶体管T1、T4和电阻R6、R7、R8组成，其中从换向器圆盘的上边取自定子绕组的信号，通过晶体管T1反馈给对应绕组的大功率模块GTR的基极。
与现有技术相比，本实用新型的优点主要在于：首先，由于(1)转子为空心型，磁钢和所依附的圆筒重量相对较轻，整个转子体重只是鼠笼转子体重的1/5，因此从转子方面大大地减轻了电机本体的重量；(2)由于电机极数相对较多，使绕组的跨距大大减小，因此定子磁轭厚度可比4极电机减少1/2左右，这又从定子方面减轻了电机本体的重量。仅此两项技术措施，就使得电机本体重量减轻3/4左右。比如一个35KW的空心转子永磁直流无刷电机，其电机本体重量只有105Kg，不到相同功率普通永磁直流无刷电机重量的1/4。如果用其驱动电动汽车，那么就相当于将原来汽车的载重能力提高了3倍，也可以说是将原有电池的容量提高了3倍，或者说使汽车的续驶里程增加了3倍。其次，由于本实用新型的控制电路不用逆变器，同时采用无极调速和换向驱动的技术措施，因此不仅故障率低，而且性能可靠，其无极调速范围达90％。电机的固定频率设计为2000HZ，可在调速的同时调脉冲宽度，无论电机速度多大，其峰值电压始终等于电源电压。即本机虽然速度不同时输出的功率不同，但输出转矩是恒定的。
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
附图说明：图1是本实用新型的机械结构示意图。图2是本实用新型的电气原理图。
具体实施方式：如图1所示，本实用新型提供的空心转子永磁无刷直流电机，包括由定子、转子等组成的电机本体和驱动电机本体工作的控制电路，其特征在于：该电机为8-12极，定子绕组为三相四线制，中性线接直流正极输入端，其他三组线与控制电路中的驱动器电路连接，其中的转子为空心型。所说的空心型转子由转子轴8和磁钢6组成，其中的瓦状磁钢6固设在由软铁卷成的圆筒7外，圆筒7的两端通过带有通风孔的铁板或支架4支持将其固定联接在转子轴8上。这里为了减小电机温升，可在圆筒7内的转子轴8上装设数组风扇5。其中的瓦状磁钢6为钕铁硼材料N35C，耐高温150℃。该电机的换向控制信号传感器设在电机定子和转子轴上，即在电机的定子端面上固定联结一换向器圆盘1，该圆盘1被均匀地分成18个等份即18个触点，并将这18个触点分成三组对应连接定子A、B、C的三相绕组，同时，在转子轴8的端头固设一个碳刷2与圆盘1相触接，该碳刷2的宽度为1个触点宽度的2/3。这里，由碳刷的宽度决定，碳刷在旋转过程中是有时只接通一相有时同时接通两相绕组而交替工作的。碳刷在同时接通两相绕组时其两相绕组的电流方向是相同的。如图2所示，本实用新型的控制电路包括驱动器电路、调速器电路和换向器电路三部分，其中的驱动器电路包括A、B、C三个回路，每一个回路都由同名绕组连接一个大功率模块GTR和电阻R1，这里大功率模块GTR的基极通过R3与晶体管T3的发射极连接，即由晶体管T3的输出信号推动驱动器电路中A、B、C绕组交替工作。这里，在GTR的集电极一端由电容C1、开关K、二极管D1、D2、D5和电感L组成充放电回路，该电路的工作原理是，当A相突然终止工作时要产生很高的反电势，这时由于电容C1和二极管D2的存在而将这部分能量储存，保护大功率模块GTR不被击穿；待下次A相再导通时，电容C1中的电能通过大功率模块GTR、电感L和二极管D1进行放电。这时由于放电速度很快，因此，在电感L两端又产生一个二次反电势，并通过二极管D2返回到电源，同时被加到B相绕组上。如此一相一相地工作，由前一相给后一相补充二次电能，使电机成为衡力矩。这里的开关K是同步开关，当将本电机用于电动汽车在下坡或滑行时，开关K合向另一端，此时就变成发电机而反过来向电源充电，实现一机多用。图2中，在大功率模块GTR的发射极一端由R2和晶体管T2组成过流保护电路，当电流超过额定值时，晶体管T2开始导通，大功率模块GTR截止，尔后因晶体管T2得不到偏值电流开始截止，于是大功率模块GTR又导通。如果电机出现堵转，其电流也被限制在额定值而不会增加。图2中的调速器电路以4011B集成块为中心，并通过外围元件电阻R5、电容C2、二极管D3、D4、可调电阻R和电阻R4、晶体管T3构成，其中调速器的输出信号经晶体管T3放大后输入给驱动器电路；换向器电路对应于A、B、C三相绕组也有三个回路，其中每一个回路都由晶体管T1、T4和电阻R6、R7、R8组成，其中从换向器圆盘1的上边取自定子绕组的信号，通过晶体管T1反馈给对应绕组的大功率模块GTR的基极。
本实用新型适用于电动汽车以及油田等场所采用。
Claims (5)
1、一种空心转子永磁无刷直流电机，包括由定子、转子等组成的电机本体和驱动电机本体工作的控制电路，其特征在于：该电机为8-12极，定子绕组为三相四线制，中性线接直流正极输入端，其他三组线与控制电路中的驱动器电路连接，其中的转子为空心型。
2、根据权利要求1的空心转子永磁无刷直流电机，其特征在于：所说的空心型转子由转子轴(8)和磁钢(6)组成，其中的瓦状磁钢(6)固设在由软铁卷成的圆筒(7)外，圆筒(7)的两端通过带有通风孔的铁板或支架(4)支持将其固定联接在转子轴(8)上。
3、根据权利要求2的空心转子永磁无刷直流电机，其特征在于：在圆筒(7)内的转子轴(8)上装有风扇(5)。
4、根据权利要求2或3的空心转子永磁无刷直流电机，其特征在于：在定子上固定联结一换向器圆盘(1)，该圆盘(1)被均匀地分成18个等份即18个触点，并将这18个触点分成三组对应连接定子A、B、C的三相绕组，同时，在转子轴(8)的端头固设一个碳刷(2)与圆盘(1)相触接，该碳刷(2)的宽度为1个触点宽度的2/3。
5、根据权利要求1的空心转子永磁无刷直流电机，其特征在于：所说的控制电路包括驱动器电路、调速器电路和换向器电路，其中的驱动器电路包括A、B、C三个回路，每一个回路都由同名绕组连接一个大功率模块GTR和电阻R1，大功率模块GTR的基极通过R3与晶体管T3的发射极连接，并在GTR的集电极一端由电容C1、开关K、二极管D1、D2、D5和电感L组成充放电回路，在GTR的发射极一端由R2和晶体管T2组成过流保护电路；调速器电路以4011B集成块为中心，并通过外围元件电阻R5、电容C2、二极管D3、D4、可调电阻R和电阻R4、晶体管T3构成，其中调速器的输出信号经晶体管T3放大后输入给驱动器电路；换向器电路对应于A、B、C三相绕组有三个回路，每一个回路都由晶体管T1、T4和电阻R6、R7、R8组成，其中从换向器圆盘(1)的上边取自定子绕组的信号，通过晶体管T1反馈给对应绕组的大功率模块GTR的基极。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2005201046901U CN2842861Y (zh) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | 空心转子永磁直流无刷电机 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CNU2005201046901U CN2842861Y (zh) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | 空心转子永磁直流无刷电机 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN2842861Y true CN2842861Y (zh) | 2006-11-29 |
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Family Applications (1)
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| CNU2005201046901U Expired - Fee Related CN2842861Y (zh) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | 空心转子永磁直流无刷电机 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN2842861Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107994736A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-04 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种自然冷却永磁电机 |
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2005
- 2005-11-15 CN CNU2005201046901U patent/CN2842861Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN107994736A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-04 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七二研究所） | 一种自然冷却永磁电机 |
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