由转子的角度相差来体现。显然，由于相之间没有强的驱动磁 路的耦合要求，因此特定的要求情况下也可以各相间的定子之间错移相位角，转子保持同 相位角，或者转子、定子同时错移一定的相位角。
[0029] 比如当电机的极对数为P时，电机的相数为n，各个相之间的相位角差为：
[0030] 360/(PXn)
[0031] 如示例图2中的极对数为18,当电机为三相时，各相间的相位角差为6.667度
[0032] 应用中为了提高磁场强度和改善磁场形态，第一磁体21和第二磁体22之间可以增 加水平方向磁化的磁体，构成ha 1 bach结构的永磁体，永磁体组12对外表现的磁场强度更 大，永磁场的漏磁通更小，显然电机可提供的扭矩也更大。
[0033]每一相的线圈14分别环形绕制在导磁体13的槽中。线圈14之间可以以星形、三角 或其他方式连接出线，由驱动器驱动。正常时当电机运行时，电流通过线圈的总的合成磁场 电流等于〇,电机定子在轴向上总体对外不表现出磁场。
[0034] 各相线圈14的引出线31可以从定子的非关键导磁处引出，如图中的第三导磁体43 处。
[0035] 圆环型的集中线圈具有最高的励磁效率，即同样长度的导线可以提供出最大的磁 场强度和磁通量。这样可以保证在最小电阻损耗情况下产生出相同的磁场，或在同样损耗 的情况下提供出最大能量的磁场。
[0036] 第一导磁体41、第二导磁体42、第五导磁体45为高导磁性能材料的导磁体13,可以 有高导磁性的矽钢片冲裁叠片成相应的形状，也可以由粉末导磁体压制而成。构成的磁路 具有高的饱和磁通和低的导磁损耗；
[0037]第三导磁体43、第四导磁体44为辅助导磁体，通过增加导磁截面，分担第二导磁体 42、第五导磁体45的部分磁通，由导磁材料叠片或由导磁粉体压制而成。第三导磁体43、第 四导磁体44同时承担提高定子轴向结构刚度的要求。第三导磁体43外层的导磁体间需要高 磁阻区，可以空或填充非导磁材料。
[0038] 与定子多极的结构结合，相对通常的电机，可以同时实现多极的结构，同时保持最 高的导线效率，及电机结构的简单。
[0039] 电机的极数的增加，相当于同时并联工作的电机数量在增加，显然可以同比例的 提高电机的输出扭矩值，这在EPS等的低速大扭矩驱动要求上是相符合。
[0040] 当然，极数的增加也是有限制的，转子上交替分布的的永磁体会因为空间的漏磁， 对定子的有效作用会随着磁极周期的增加而逐步减弱，其中磁体之间的空间漏磁，是主要 因素，采用Halbach结构，可以一定程度上减缓此效应，但总的趋势是仍然不能改变，同时永 磁体的结构将复杂。小的定转子工作气息可以减小此漏磁效应。
[0041] 另一方面，转子的气息漏磁也是可以利用的，为了保证电机的反电势为正弦特性， 以便能够方便的提供平稳的驱动扭矩，永磁磁极的漏磁在一定宽度的磁极下可以使输出磁 场更接近正弦，使不可避免的漏磁发挥一些正面的效应。
[0042] 永磁体组12极数的增加，从对驱动的要求表现为电机的驱动电流的频率提高，同 时为了保证驱动电流的一致，对应的驱动电压的提高。当然，也可以通过绕组的匝数调整， 改变电机的定子的电感，从而匹配电机的电压要求。
[0043] 一个设计例为： 电机的外径为： 120:mm， 电机高度为： 85mm， 电机中心孔为： 25mm，（可供系统安装扭杆和输入输出轴用） 定子外径为： 110 m 定子内径为： 53mm 电机极数为： 22
[0044] __ 转子厚： 4min 三相的环形转子的内径为：90imi 转子的有效作用外径为：llOmffl 电机的最大扭矩； 45_ 最大扭矩时电机电流 67. 5A 电机有效结构重 3. 5Kg
[0045]电机具有基本相等的交直轴电感，细节上通过永磁体的外形控制和充磁磁场的控 制，可以实现接近的极下磁场分布，为电机的扭矩平顺控制提供基础。
[0046]上述电机的每一相均具有独立的驱动能力，只是单独驱动时存在死区和驱动力的 波动，当有两相时即可以实现连续的转向驱动，只是转矩的平顺性会比设计相数时低，这在 系统故障降级运行时是可以接受的。当有三相或更多相时，随着相数的增加，对故障的冗余 能力同时增加。
[0047] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0048] 通过改进电机的结构，提高来电机的驱动力矩，达到充分满足直接驱动的要求。
[0049] 电机具有简单的结构，制造成本低。
[0050] 相对于常规的蜗杆减速机结构的EPS系统，能够适应更大规格的EPS系统驱动，同 时因为转子具有极小的转动惯量，可以得到灵敏的路感反馈效果，从根本上实现接近HPS的 优秀操作手感。
[0051 ]通过增加电机的外径和高度，电机提供的扭矩可以与电机的体积同比例增加，显 然电机可以实现更大扭矩的驱动能力，用于常规减速机构所不能驱动的大扭矩EPS系统上。 [0052] 相对于CN101365615B设计，电机结构简单，极下磁场由梯形的单一形式，改进为正 弦或梯形等形式，控制实现的扭矩波动更小，改进此设计所固有的低速转矩的平顺性缺点。 本电机具有更高的驱动效率。同样或更小的电流即可以实现更大的扭矩输出。
[0053] 电机相间耦合极小，相与相间可以实现相互冗余备份，对安全性要求极高的车辆 转向系统提供尚可靠的驱动功能。
[0054] 本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采 用本发明所提供的结构设计，都是本发明的一种变形，均应认为在本发明保护范围之内。
【主权项】
1. 一种电机直接驱动的电动转向装置，包括电机、驱动器，其特征在于:所述的电机的 中间连有扭杆结构（10)，该电机由定子和转子组成，所述的电机的相数至少为两相，每相间 呈轴向等均分布；所述的定子由导磁体（13)、线圈（14)组成，线圈（14)环形绕制在导磁体 (13)所开设的槽中，所述的转子由永磁体组（12)和转子支架（11)组成，永磁体组（12)固定 在转子支架（11)上，该永磁体组（12)嵌入于导磁体（13)上，并与线圈（14)呈相对应分布;所 述的线圈（14)之间的引出线(31)引于驱动器上。2. 根据权利要求1所述的电机直接驱动的电动转向装置，其特征在于:所述的永磁体组 (12) 由钕铁硼材料或高矫顽力高磁能积的磁性材料制作而成，并沿轴向方向磁化，磁极交 替分布;该永磁体组（12)由第一磁体(21)和第二磁体(22)组成，并按交替分布呈环形结构 闭合而成，且第一磁体(21)和第二磁体(22)的磁化方向分别相反。3. 根据权利要求1所述的电机直接驱动的电动转向装置，其特征在于：所述的导磁体 (13) 由导磁材料叠片或由导磁粉体压制而成的高导磁性导磁体和辅助导磁体组成，其中高 导磁性导磁体为:第一导磁体(41)、第二导磁体(42)、第五导磁体(45)，辅助导磁体为:第三 导磁体(43 )、第四导磁体(44);所述的第三导磁体(43)、第四导磁体(44)复合于第二导磁体 (42)、第五导磁体(45)上。
【专利摘要】本发明涉及一种电机直接驱动的电动转向装置，包括电机、驱动器，所述的电机的中间连有扭杆结构，该电机由定子和转子组成，所述的电机的相数至少为两相，每相间呈轴向等均分布；所述的定子由导磁体、线圈组成，线圈环形绕制在导磁体所开设的槽中，所述的转子由永磁体组和转子支架组成，永磁体组固定在转子支架上，该永磁体组嵌入于导磁体上，并与线圈呈相对应分布；所述的线圈之间的引出线引于驱动器上；本发明的有益效果为：简化EPS系统，扩大EPS系统的驱动能力服务；同设计应用于功率驱动的电机，可以实现极高功率密度的电机。
【IPC分类】H02K21/22, H02K1/16, B62D5/04, H02K1/27
【公开号】CN105515321
【申请号】CN201511024186
【发明人】方国平, 徐彩琴
【申请人】万向钱潮传动轴有限公司, 万向集团公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月31日