CN2882095Y - 一种多相绕组永磁无刷直流电动机 - Google Patents

一种多相绕组永磁无刷直流电动机 Download PDF

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一种多相绕组永磁无刷直流电动机，为了克服现有技术电子兼容性差、可靠性低等缺点，本实用新型采用了容错型多相无耦合的绕组结构形式，包括电机定子、若干个绕组和电机转子。定子是电动机的电枢，定子铁心是由高磁导率材料构成，定子铁心上均匀的刻有多个槽，槽中嵌放着对称的多相绕组，其特征在于各个绕组之间使用单独的工作方式，互相之间没有任何的电气连接，绕组的工作与否由控制拓扑结构决定。与传统永磁无刷直流电机绕组结构的相比，电机各相绕组之间没有任何电气连接，它确保了有限电网的正常工作，降低了大功率无刷电机对外部其他电子设备的干扰。

Description

一种多相绕组永磁无刷直流电动机
(一)所属技术领域
本实用新型涉及一种电机，尤其是一种永磁无刷直流电机。
(二)背景技术
运动载体(如汽车)的电力作动及自动化需要永磁无刷直流电机能在有限容量供电、低电压(如24VDC、36VDC)条件下大功率、高转速运行，这就带来了永磁无刷直流电动机电枢绕组的设计、工艺实施和可靠性等问题。常规的三相无刷电机绕组结构主要有“Y型”和“Δ型”两种连接方式，每个工作状态仅由两相(或三相)绕组同时工作。在大功率、高转速条件下，常规绕组大电流换相致使无刷电机拖动系统的电磁兼容性问题(传导及辐射)恶化，无刷控制器的工作可靠性降低，电机和控制器的工艺及可实施性差。
(三)发明内容
为了克服上述现有技术电子兼容性差、可靠性低等缺点，本实用新型提出了一种无刷直流电机，采用了容错型多相无耦合的绕组结构形式，与传统永磁无刷直流电机绕组结构的相比，电机各相绕组之间没有任何电气连接，它确保了有限电网的正常工作，降低了大功率无刷电机对外部其他电子设备的干扰。
本实用新型包括电机定子、若干个绕组和电机转子。定子是电动机的电枢，定子铁心是由高磁导率材料构成，定子铁心上均匀的刻有多个槽，槽中嵌放着对称的多相绕组，其特征在于既不使用星型连接也不使用三角形连接，而是使用单独的工作方式，互相之间没有任何的电气连接，绕组的工作与否由控制拓扑结构决定。对应绕组的独立工作方式，本实用新型的绕组相数较多，体现了了独立工作的优点，提高了电机转动时的控制精度。
本实用新型更适合于六相绕组的永磁无刷直流电机的机使用。
本实用新型的优点在于电机绕组采用多套单相无耦合方式。增加了每个状态同时工作的绕组相数，降低了换相绕组电流的幅值，有效缓解了运动载体用低电压、大电流无刷电机对有限电网的冲击，确保了有限电网其它任务设备的正常工作；各相绕组的电流通断不会影响其它相绕组的正常工作，因此，即使工艺、环境、使用等因素使其中一相电枢绕组发生故障，其它相绕组仍能正常工作，较传统的互相叠压且耦合的电枢绕组在容错能力上有很大改善；
常规三相无刷电机“Y型”和“Δ型”绕组在大电流换相情况下，常导致无刷电机拖动系统的电磁兼容性问题(传导及辐射)恶化，采用多单相绕组无耦合结构，通过增加绕组换相频次、降低换相电流幅值，降低了大功率无刷电机对外部其它电子设备的电磁干扰；多单相无耦合电枢绕组始终工作，提高了电枢绕组的利用率；
低电压、高转速、大电流导致无刷电机的绕组匝数少、线径粗、绕组端部大(体积大)、嵌线及整形工艺实施困难；采用多单相无耦合绕组，可极大缓解绕组端部、嵌线和整形等实施工艺困难；
本实用新型技术对运动载体场合(如汽车)低电压供电条件下，要求永磁无刷直流电机高速、大功率运行的无刷电机绕组形式进行了改进，既保留了原有无刷直流电机的调速性能好的优点，又具有对有限电网冲击小、改善无刷电机拖动系统的电磁兼容性、提高电枢绕组的利用率、改善电机的工艺可实施性等优点。
(四)附图说明
图1是常规无刷电机三相电枢绕组“Y型”和“Δ型”的结构图。
图2是根据本实用新型的六相无耦合无刷直流电机的绕组结构简图。
图3是根据本实用新型的六相无耦合电枢绕组无刷直流电机及控制的原理图。
图4是根据本实用新型的十二相无耦合电枢绕组无刷直流电机及控制的原理图。
(五)具体实施方式
图1中的常规绕组连接方式在绕组之间都以一定的方式有着互相之间的连接。任意一相的断路都会影响到其他相的工作。
图2是根据本实用新型的设计的六相无耦合绕组形式，六相绕组之间无电气连接，独立工作。
图3中，a至f是六相无耦合电枢绕组，每相绕组都有两个绕组引出端；该引出端直接与逆变控制电路联接，而与其它绕组无任何电气连接。a至f六相无耦合绕组无刷电机依据逆变器的控制逻辑分别可以实现120度、150度及180度正、反向通电工作，且相互之间互不影响，达到六相绕组，每相绕组以正负通电两种状态工作，实现十二种工作状态。
图3是本实用新型已实施的六相无耦合电枢绕组绕组无刷直流电机及控制的原理图，电机本体是一个功率为低压24V、电流150A、功率3000W、转速14000r/min、极对数P＝2的稀土永磁无刷直流电机结构图。
图4是十二相无耦合无刷直流电机绕组结构简图，工作原理与图3中的绕组工作方式类似，因为有12相绕组，每相绕组以正负通电两种状态工作，因此有24种工作状态。

Claims (2)

1、一种多相绕组永磁无刷直流电机，包括电机定子、若干个绕组和电机转子，定子铁心上面均匀的刻有多个槽，槽中嵌放着对称的多相绕组，其特征在于各个绕组之间多套单相无耦合，互相没有任何的电气连接。
2、根据权利要求1的一种多相绕组永磁无刷直流电机，其特征在于，所述的绕组采用六相绕组。
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