专利名称：用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流无刷电机，特别涉及用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机。
背景技术：
目前随着市场经济和行业技术的发展，消费者对产品的认识和要求也在不断提高。各地电机生产厂家在不断尝试着用各种方法提高电机效 率和转矩，意在向市场提供性能更加稳定，更贴合消费者需求的电机。如采用增加磁钢磁通量，改变定子厚度，改变定子和轮毂直径等。当然以上各种方法也能解决某方面的问题。但受到制约的因素也比较多，磁钢充磁的控制，定子厚度的增加使电机起动时转动惯量的绝对值很大，电机起动电流较大，电机抖动幅度大，位置传感器和KZQ控制器的质量较大。增加定子和轮毂直径又会使得生广成本大幅度提闻。
发明内容为了克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高转速、大扭矩、性能稳定并且成本相对较低的用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机。为了达到上述目的，本实用新型用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，包括具有五相星形连接绕组的定子和相对于所述绕组旋转的转子组成，所述绕组在相对应转子的位置换相其中，所述的转子由外轮毂、导磁环、永磁磁钢片、端盖、轴承构成；所述外轮毂内有导磁环，所述导磁环内有若干永磁磁钢片磁极，所述轮毂两侧分别与相对应的端盖连接、所述端盖内装有轴承，所述轴承内侧固定在电机轴上；所述的定子由中心支架、矽钢片层叠结构、铜线绕组、五个位置传感器构成；所述位置传感器嵌在矽钢片层叠结构的齿槽上，所述铜线绕组嵌在矽钢片层叠结构的槽内，所述矽钢片层叠结构固定在中心支架外圆上，所述中心支架通过平键槽卡位固定在电机轴上。其中，所述位置传感器分别固定在相对应定子的齿槽上。其中，还包括与五个位置传感器分别连接的电机控制器，位置传感器将转子的旋转位置变换成译码信号输出至控制器，所述控制器根据接收到的信号控制所述定子各相绕组按预定次序导通，定子相电流随转子的旋转磁场按预定的次序换相。其中，所述定子的直径为180mm-300mm。其中，所述定子上设置有5-100个嵌线槽。上述的结构，由于在工作时绕组相间不断切换，所以至少能得到四相绕组同时工作，普通三项电机进入饱和状态时转速会明显变低，而且扭矩也较小，而本电机在进入饱和状态时转速没有明显下降，扭矩也会比普通三项电机大20%左右，所以绕组利用率得到提高，电机效率进一步提高；由于该电机采用五相绕组，故整个锭子均采用短矩绕组，三相电机在额定转矩时，转子在不同位置上转矩的变化量很大，尤其在低转速时更容易产生转矩脉动，电动自行车用电机本身就属于低转速电机，五相电机正是米用了多相绕组，多对磁场来解决转矩脉动问题；拥有更宽的调速范围，可以不经减速直接起动负荷，反应速度快，机电时间常数小，约为十几秒到几十毫秒，电机定位扭矩大，脉动小，起动平滑，能在堵转和低速下运行，堵转情况下能够产生足够大的转矩而不损坏电机和控制器，很好的解决了电机定位扭矩大，脉动大这一常规理论矛盾点，在很低的转速下也能平稳运行，转速为每分钟几转至十几转转速波动仅占总转速的5%左右，普通三相电机多为单相工作，故电机易饱和，而五相电机为双绕组并联工作，故大大地延伸了电机的饱和深度，整个作业平台比一般交流电机工作平台拓宽20%，使得电机功率密度大大提高。
图I为本实用新型的具体实施例的五相绕组连接结构示意图。
具体实施方案
以下结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。如图所示，本实用新型用于电动车的五相永磁直流无刷电机，包括具有星形连接绕组I的定子和相对于所述绕组旋转的转子组成，所述绕组在响应转子的旋转位置换相。图中A、B、C、D、E为电机的五相绕组，分别为A相、B相、C相、D相、E相，分布方式为星形接法。HA、HB、HC、HD、HE为电机的五只位置传感器，HA、HB、HC、HD、HE可为霍尔，也可为光敏元件，其主要作用为五只位置传感器将位置信号传给五相控制器进行译码，从而决定电机相应的相线工作。上述结构的用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，由于在工作时相间不断切换，所以至少能得到四相绕组同时工作，工作过程为，每次为四相绕组同时工作，上桥二相，下桥二相，根据相对应的位置传感器译码得出上、下桥导通真值表。相比三相电机的工作过程为每次两相工作及上、下桥各一相导通。其功率储备以及进入饱和区的情况有较大幅度的提高。电机进入饱和状态时转速不会明显下降，扭矩也会比普通三相电机大20%左右，所以绕组利用率得到提闻，电机效率进一步提闻；其次由于该电机采用五相绕组，故整个锭子均采用短距绕组，电机在额定转矩时，转子在不同位置上转矩的变化量很大，尤其在低转速时更容易产生转矩脉动，本电机正是采用了多相绕组，多对磁场来解决转矩脉动问题；再则用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机可以不经减速直接起动负荷，由于本电机工作原理为每次为四相绕组同时工作，及上、下桥各有两组绕组同时工作，其定位扭矩比原三相电机单绕组工作的定位扭矩要大近10N.M，故一般电动车可高速起动。反应速度快，机电时间常数小，可以达到十几秒到几十毫秒，能在堵转和低速下运行，堵转情况下能够产生足够大的转矩而不损坏电机和控制器，即使在很低的转速下也能平稳运行，转速为每分钟几转至十几转时转速波动仅占总转速的5%左右，起动性能好。作为本实用新型的具体实施例，还包括五个位置传感器和与所述位置传感器分别连接的控制器，位置传感器将转子的旋转位置变换成信号传递给控制器，所述控制器根据接收到的信号控制所述定子各相绕组按预定次序导通，定子相电流随转子的旋转磁场按预定的次序换相。结构简单、运行可靠、维护方便、运行效率高。本实用新型的五相永磁同步直流无刷电机，转子中的导磁环上的永磁磁钢片极数由2对极-100对极组成，对应定子周向设置有5-100个槽，定子直径为180_-300_，有以下优点1、电机是分数槽电机，从而起动扭矩大而脉动扭矩小及抖动小，平稳。2、磁路均匀，磁场分布均匀，绕组安排合理，既可以提高生产率又可以提高系统效率。目前国内电动车行业普遍采用三相无刷直流电机，而五相电机在电路采点方面的频率要高于三相电机。五相电机工作过程为两上、两下绕组同时工作，电机有效工作平台相比普通电机拓宽了 20%，而三相电机的工作为单上、单下绕组工作，电机易饱和；五相电机绕组采用并联工作，在运行过程中，万一有一相损坏，也不会影响工作状态，所以五相电机相比三相电机有很大的优越性。 本实用新型不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上做任何变化，凡是利用上述的用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机都是本发明的一种变形，均应认为在本实用新型保护范围内。
权利要求1.一种用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，其特征在于，包括具有五相星形连接绕组的定子和相对于所述绕组旋转的转子组成，所述绕组在相对应转子的位置换相其中，所述的转子由外轮毂、导磁环、永磁磁钢片、端盖、轴承构成；所述外轮毂内有导磁环，所述导磁环内有若干永磁磁钢片磁极，所述轮毂两侧分别与相对应的端盖连接、所述端盖内装有轴承，所述轴承内侧固定在电机轴上；所述的定子由中心支架、矽钢片层叠结构、铜线绕组、五个位置传感器构成；所述位置传感器嵌在矽钢片层叠结构的齿槽上，所述铜线绕组嵌在砂钢片层叠结构的槽内，所述砂钢片层叠结构固定在中心支架外圆上，所述中心支架通过平键槽卡位固定在电 机轴上。
2.如权利要求I所述的用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，其特征在于，所述位置传感器分别固定在相对应定子的齿槽上。
3.如权利要求I所述的用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，其特征在于，还包括与五个位置传感器分别连接的电机控制器，位置传感器将转子的旋转位置变换成译码信号输出至控制器，所述控制器根据接收到的信号控制所述定子各相绕组按预定次序导通，定子相电流随转子的旋转磁场按预定的次序换相。
4.如权利要求I所述的用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，其特征在于，所述定子的直径为180mm-300mm。
5.如权利要求I所述的用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，其特征在于，所述定子上设置有5-100个嵌线槽。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电动车的五相永磁同步直流无刷电机，为解决现有技术中电机效率低、扭矩小、电机功率密度小、调速范围小等问题而发明。由具有五相星形连接绕组的定子和相对于所述绕组旋转的转子组成，所述的转子由外轮毂、导磁环、永磁磁钢片、端盖、轴承构成；所述的定子由中心支架、矽钢片层叠结构、铜线绕组、五个位置传感器构成；所述位置传感器嵌在矽钢片层叠结构的齿槽上。上述的结构，由于五相绕组不断切换，所以至少四相绕组同时工作，进入饱和状态时转速不会明显下降，定位扭矩大，脉动小；反应速度快，能在堵转和低速下产生足够大转矩平稳运行且不损坏电机和控制器，起动平滑，功率密度大。
文档编号H02K1/16GK202374153SQ20112043551
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者梁耀 申请人:名泰机械制造有限公司