CN201178367Y - 一种电动车辆永磁无刷电机 - Google Patents
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Abstract
一种电动车辆永磁无刷电机，由转子部分、定子部分和位置检测部分组成，转子部分由电机轴、转子铁芯、永久磁钢、轴承等部件组成，定子部分主要由定子机壳、定子铁芯、定子线圈、电机端盖等部件组成，位置检测部分由霍儿磁钢环、霍儿检测座组成。本实用新型与现有产品相比，其特性符合电动车辆的负载特性，电机具有可贵的低速大转矩特性，速度范围宽，电机可以在很低到很高速度范围内运行，电机效率高，尤其是在轻载车况下，电机仍能保持较高的效率，过载能力强，满足车辆的突起堵转需要，电机再生制动效果好，体积小、重量轻、比功率大，电机无机械换向器，可靠性高，其控制系统相对简单，是电动车辆的理想驱动电机。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种电机，特别是一种电动车辆永磁无刷电机。
背景技术
目前电动车辆的技术难点在于电池性能，致使电动车辆技术主要集中的两点：一是在电池技术难以逾越的瓶颈下，如何提高电能使用效率、提高电动汽车续驶历程、提高电池寿命是电动汽车行业关注的焦点，因此驱动电机必须符合电池特性，即所选电机要效率高、使用电流小、起动电流小，避免电池瞬间大电流放电，电机能量回馈性能好。二是受电池性能的制约，电动车辆主要用于城市交通，车辆大部分时间处于起动、加速、制动的工作状态，因此电机的起动性能(起动转矩/起动电流)、加速性能、低速时的效率、制动及滑行时的能量再生能力、电机的过载能力、电机的能量密度、电机可靠性对电动车辆尤为重要，是衡量电动车辆电机的重要指标。基于以上两点，理想的电动车辆电机必须既要符合电池充放电特性，又要符合车辆的负载特性。目前电动车辆用电机有3种：即有刷直流串励电机、交流异步电机和开关磁阻电机。有刷直流串励电机的优点是起动转矩大、过载能力强，缺点是需要换碳刷、高速有环火、不适宜高速运行、效率低、体积大、防护能力差、能量回馈差，主要用在功率较小的电动三轮车上。交流异步电机的优点是结构简单、电机本身可靠性高，缺点是起动转矩小、起动电流大、电机要靠增大起动电流来产生大转矩，但因电池特性所限，电池难以提供大的电流，影响了电机转矩的提升，这种电机效率低、控制复杂，能量回馈性能差。开关磁阻电机的优点是在低速时具有较大的转矩，缺点是低速振动大、噪声大、效率偏低，能量回馈差，控制复杂，应用很少。
发明内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种电动车辆永磁无刷电机(简称电机)，电机在专用控制器控制下，即可以实现低转速大扭矩运转，又可实现连续无级调速。
本实用新型的技术解决方案是：电动车辆永磁无刷电机由转子部分、定子部分和位置检测部分组成，转子部分由电机轴、转子铁芯、永久磁钢、轴承等部件组成，定子部分主要由定子机壳、定子铁芯、定子线圈、电机端盖等部件组成，位置检测部分由霍儿磁钢环、霍儿检测座组成。转子铁芯套在电机轴上，永久磁钢安装在转子铁芯上，轴承安装在电机轴上，分别处在转子铁芯两端，起到支撑电机转子的作用。而定子线圈安放在定子铁芯中，然后定子铁芯压入定子机壳中，两电机端盖安装在定子机壳两端，支撑电机两轴承，从而支撑起电机转子。霍儿磁钢环安装在电机轴上，霍儿检测座安装在电机端盖内侧，两者相距较近，形成位置检测装置。
本实用新型的原理是：当电机定子线圈中按逻辑关系通入直流电时，在电机定子铁芯中产生磁场，该磁场与转子永久磁钢的固有磁场耦合产生转矩，该转矩作用在转子铁芯上，带动电机转子部分转动，使电机旋转，将电能转化为机械能。安装在电机轴上的霍儿磁钢环，与轴同步旋转，霍儿磁钢环由多极永久磁钢组成，其磁钢极性、极数与转子上的永久磁钢的极性、极数相同，因此霍儿检测座检测到的霍儿磁钢环中磁钢的N、S极位置，实际代表了电机的永久磁钢的N、S极位置，即电机转子位置，旋转的霍儿磁钢环N、S极磁钢，导通或关断霍儿检测座中的霍儿，形成脉冲信号，输出给控制器，控制器按逻辑关系控制功率管导通，使电机各相绕组按逻辑关系通电或关断，使电机正常工作并使性能最好。
根据无刷直流电机的公式n＝(U-2dU-2RI)/CeΦ和T＝CtΦI，式中n代表电机转速，U代表电机给定电压，dU代表功率管管压降，R代表电机绕组相电阻，I代表电机绕组电流，Ce代表电机电势常数，Φ代表电机每极磁通量，T代表电机转矩，Ct代表电机转矩常数，可知，在电机设计中只要合理选择电机电压、电势常数、每极磁通量和绕组相电阻。就可以使电机在某一转速下运行，电机转速与电网频率和电机本身极数无关。在已制成的电机中，电机的电势常数、每极磁通量、绕组相电阻是一个确定值，改变电机的给定电压就可以调整电机转速，实现电机的连续无级调速；由转矩公式可以看出，电机转矩与转速无关，在已制成的电机中，电机的转矩常数、每极磁通量是一个确定值，电机转矩与电机电流成正比，增加电机电流就可以线型增大电机转矩，从而达到调整转矩的目的。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：①电机外特性好，非常符合电动车辆的负载特性，尤其是电机具有可贵的低速大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足车辆的加速要求。②速度范围宽，电机可以在很低到很高速度范围内运行，而有刷电机由于受机械换向的影响，电机只能在中低速下运行。③电机效率高，尤其是在轻载车况下，电机仍能保持较高的效率，这对珍贵的电池能量是很重要的。④过载能力强，这种电机比交流异步电动机可提高过载能力2倍以上，满足车辆的突起堵转需要。⑤再生制动效果好，因电机转子具有很高的永久磁场，在汽车下坡或制动时电机可完全进入发电机状态，给电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹车负担，这是其它形式的电机均难以大到的。⑥电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间。⑦电机无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电机内部，可靠性高。⑧电机控制系统比交流异步电机简单。
附图说明
图1为为本实用新型所述的一种电动车辆永磁无刷电机结构示意图。
图2为本发明的霍儿检测座结构示意图。
本实用新型所述的转子部分主要包括电机轴1，轴承2，转子铁芯3，永久磁钢4。定子部分主要包括定子机壳5、定子铁芯6、定子线圈7和电机端盖10，位置检测部分由霍儿磁钢环8、霍儿检测座9组成。
具体实施方式
如图1所示，转子铁芯3整体迭装后压装在电机轴1上，永久磁钢4粘贴在转子铁芯3上，霍儿磁钢环8装在电机轴1上，轴承2装在电机轴1上，定子铁芯6压装在定子机壳5内，定子线圈7安装在定子铁芯6的线槽中，电机端盖10的外端与定子机壳5连接、内端与轴承2的外圈连接，使电机成为一个整体，霍儿检测座9安装在电机端盖10的内侧，与霍儿磁钢环8形成位置检测装置。
本实用新型所述的电动车辆永磁无刷电机要比同功率的一般电机输出较大的转矩，因此电动车辆永磁无刷电机的电机轴1，要比常规电机的电机轴应有更大的直径和较大的强度，以满足电机输出大扭矩的需要。
如图2中所示，为了消除机械加工误差的影响，使霍儿检测座9检测到的霍儿磁钢环8的N、S极位置，准确代表电机的永久磁钢4的N、S极位置，本实用新型的霍儿检测座9应能在圆周方向可调，为此将霍儿检测座9中的三个安装孔加工成长槽孔。
Claims (4)
1、一种电动车辆永磁无刷电机，其特征在于：转子铁芯(3)整体迭装后压装在电机轴(1)上，永久磁钢(4)粘贴安装在转子铁芯(3)上，霍儿磁钢环(8)、轴承(2)装在电机轴(1)上，定子铁芯(6)压装在定子机壳(5)内，定子线圈(7)安装在定子铁芯(6)的线槽中，电机端盖(10)的外端与定子机壳(5)连接、电机端盖(10)的内端与轴承(2)的外圈连接，使电机成为一个整体，霍儿检测座(9)安装在电机端盖(10)的内侧。
2、根据权利要求1所述的一种电动车辆永磁无刷电机，其特征在于：霍儿磁钢环的磁钢极性、极数与转子上的永久磁钢的极性、极数相同。
3、根据权利要求1所述的一种电动车辆永磁无刷电机，其特征在于：霍儿检测座9中的安装孔加工成长槽孔。
4、根据权利要求1所述的一种电动车辆永磁无刷电机，其特征在于：电机轴(1)要比常规电机的电机轴直径大和强度高。
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