专利名称：十二相无刷直流电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种十二相无刷直流电机(以下简称为本电机)。本电机所采用的技 术属于电机技术领域。其应用分类属于电动车辆、船舶驱动技术。本电机特别适用于使用 蓄电池或其他各种储能电站作为动力的大功率电动车(包括电动客车、电动汽车、电动四轮 车、电动摩托车等)、船。本实用新型涉及电缆连接装置，尤其是一种防火电缆专用中间连接
器O
背景技术：
目前，随着电动车技术的发展，三相无刷直流电机已经代替有刷电机得到了最广 泛的运用。近2年市场上也出项了六相无刷直流电机。有利促进了电动车的发展。同时，电 动汽车技术的发展，对驱动电机的性能提出了更高的要求。主要包括具有更大功率等级； 驱动平稳，噪音小；具有高转换效率，电能利用率高；定位力矩小，滑行时阻力小；降低对控 制器的要求；要求电机和控制器具有更高的可靠性。虽然三相无刷电机技术已经趋于成熟，但是由于大功率电机对控制器要求较高， 且换相噪音大，定位力矩大。受控制器技术的限制，实际电机功率较小，主要在电动自行车 和部分电动摩托车上使用。很少作为电动汽车的驱动电机使用。现有六相无刷直流电机较三相无刷直流电机，在以上各项性能上有所改善。但其 定位力矩大，滑行性能差。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种十二相无刷直流电机，该电机通过对 电机绕组矢量数和磁极数以及相数的研究确定来达到降低电机的抖动和噪音，减少定位力 矩，保证与之配合的同功率等级控制器易于制造，降低驱动系统成本的目的。本实用新型的技术方案是一种十二相无刷直流电机，包括叠片铁芯，叠片铁芯上设有绕组线圈，所述绕组线 圈具有十二相线圈并在叠片铁芯上顺序均勻分布。所述绕组线圈的十二相绕组在空间构成M矢量星型矢量图，相邻两个矢量的夹 角为15度。所述叠片铁芯上设有槽齿，相邻两槽齿的电角度为15度或者165度。所述电机的永磁磁极的数量和槽齿对应关系为1对永磁磁极对应M个槽齿、2对 永磁磁极对应48个槽齿、5对永磁磁极对应48个槽齿、11对永磁磁极对应M个槽齿、19对 永磁磁极对应48个槽齿或者22对永磁磁极对应48个槽齿。所述叠片铁芯和绕组线圈构成电枢，作为电机的定子，还包括芯轴，芯轴外设置外 壳筒体，外壳筒体外设置稀土永磁磁钢，外壳筒体作为电机的转子。所述该电机的结构形式是外磁场内电枢或者内磁场外电枢。所述电机为电动机，以直流电为电源通过与控制器的配合来输出机械能，或者所述电机为发电机，被其他外部设备拖动，通过十二相整流器向外输出电能。所述电机为电动和发电一体机，部分三相绕组线圈作为电动机的绕组线圈连接电 源，部分三相绕组线圈作为发电机的绕组线圈(3)输出电能。本实用新型的有益效果是本实用新型之十二相无刷直流电机采用M矢量间隔15度排布，铁芯相邻两槽电 夹角为165度，有效增加了电机转子每周定位点数，减小了定位力矩。在每相功率不变的情 况下，由于相数增加，电机功率加大。在控制器每相输出功率不变的情况下，十二相输出功 率加大。在同等输出功率情况下，控制器的制造变得简单和容易实现。同时由于相数较多， 如果电机或控制器有部分相损坏，剩下的凡具备完整三相结构的则可以继续运转。从而增 加了驱动系统的可靠性。本实用新型与现有三相及六相无刷电机相比，定位点数多，定位力矩小，输出力矩 平稳，换相冲击噪音小，效率高。本实用新型特别适合于功率在5KW以上需要可靠性要求比 较高的电动车、船系统。
图1是本实用新型的电机的横切面以及十二相绕组分布示意图。图2是本实用新型的电机的本电机的星型矢量图。图中1为叠片铁芯、2为槽齿、3为绕组线圈、4为芯轴、5为电机外壳体、6为稀 土永磁磁钢、7为外壳筒体。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述一种十二相无刷直流电机，包括叠片铁芯1，叠片铁芯1上设有绕组线圈3，每项绕 组线圈3具有十二相线圈并在叠片铁芯1上顺序均勻分布。每项绕组线圈3的十二相绕组 在空间构成M矢量星型矢量图，相邻两个矢量的夹角为15度。叠片铁芯1上设有槽齿2， 相邻两槽齿2的电角度为15度或者165度。电机的永磁磁极的数量和槽齿2对应关系为1对永磁磁极对应M个槽齿2、2对 永磁磁极对应48个槽齿2、5对永磁磁极对应48个槽齿2、11对永磁磁极对应M个槽齿2、 19对永磁磁极对应48个槽齿2或者22对永磁磁极对应48个槽齿2。叠片铁芯1和绕组 线圈3构成电枢，作为电机的定子，还包括芯轴4，芯轴4外设置外壳筒体7，外壳筒体7外 设置稀土永磁磁钢6，外壳筒体7作为电机的转子。该电机的结构形式是外磁场内电枢或者 内磁场外电枢。电机为电动机，以直流电为电源通过与控制器的配合来输出机械能，或者所述电 机为发电机，被其他外部设备拖动，通过十二相整流器向外输出电能。电机为电动和发电一 体机，部分三相绕组线圈作为电动机的绕组线圈连接电源，部分三相绕组线圈作为发电机 的绕组线圈3输出电能。本实用新型的电机可以电动和发电一体，即可以用其3、6、9相线圈通入直流电源 实现电机旋转，另外的9、6、3相线圈用以发电，通过9、6、3相整流器对外输出电能。本实用新型的电机可以同时实现电动和发电，可以运用自身的拖动来实现测功。本实用新型的电机可以在以直流电源供电实现电动提供动力的同时进行发电，对外供电。 实现直流电DC输入，机械动力和直流电DC输出。—般电机和发电机是可逆的，当外力驱动转子转动而输出电能时即为电机；当输 入电能，通过转子旋转而输出机械能时即为电动机；但不能同时既作电动机又做发电机。本实用新型的电机由于具有12相，而只要有最基本的3相通入直流电源，电机即 可旋转。而当电机旋转时，其余9相均可切割磁力线而产生电流来发电。由于目前真正实 用的电机都是以3相为基本单元的。所以参与发电或电动的相数均为3的倍数。其他方式 即使有也不实用。即同一个本实用新型的12相电机同一时刻有部分绕组单元在电动，另外一些单 元在发电。既是原动机又是负载。如图1，本实用新型之十二相无刷直流电机的构成和原理铁芯1由硅钢片冲片叠成，上面均勻分布有槽齿2，每个槽齿2上分别绕有十二相 线圈绕组3，每相绕组按设计要求有序排布，十二相绕组系统可以连成4个三相系统，每个 三相系统错开15度。铁芯经过绕嵌线并装芯轴4之后就成电机定子。22个或沈个稀土永 磁磁钢6粘帖在外壳筒体7表面，外壳筒体7为硅钢片叠片或低碳材料，也作导磁环，径向 N、S极交叉排列，构成电机转子。由电机端盖支撑转子与电机定子保持同心度，永磁磁钢内 表面与定子外圆之间保持一定的空气隙。装配之后电机芯轴4和定子不转，外壳筒体7和 磁钢6及端盖旋转。本实用新型可以做成芯轴4固定，电机外壳体5旋转的轮毂电机。在图1中，芯 轴1与车架固定，电机外壳体5与车轮固定则可直接驱动车轮旋转，进而带动车辆前进或后 退。如果将电机外壳体5与轮毂联在一起，轮毂上再装上轮胎就成为电动车轮毂。通 电即可驱动车辆进退。本实用新型之十二相无刷直流电机根据控制器的技术水平来安装或者不安装位 置传感器。霍尔位置传感器一般按照120度或60度排布。本实用新型由于磁极对数和电机槽数为1对极M槽、5对极48槽、11对极M槽、 19对极48槽，电机星型矢量图没有重复，槽齿数即为矢量数(见图2)，本实用新型的2对极 48槽、22对极48槽，星型矢量图仅重复一次。在同样槽齿数的情况下，电机每转定位点数 达到最多，电机的转矩脉动达到最小。本电机相邻两槽电角度为165度(15度)，比市场上 多数在150度相比更接近于180度平衡值，因此电机定位力矩很小。本实用新型的十二相M状态的4组三相结构依次错开15度电角度，实际工作时 十二相顺序投入工作，总的换相次数是普通三相电机的4倍，但每相绕组的换相次数没有 改变，在同等功率下每次换相功率减小，电流冲击也相应较小。有利于电机平稳运行。较小 的电流冲击对控制器也是有利的。在图1当中，叠片铁芯1固定在芯轴4上，在铁芯1的槽齿2上绕有绕组线圈3， 构成电机定子。稀土永磁磁钢6粘帖在外壳筒体7表面，外壳筒体7为低碳材料，也作导磁 环，稀土永磁磁钢6的径向N、S极交叉排列，构成电机转子。每相绕组线圈3按设计要求有 序排布成十二相绕组系统，相邻两个线圈之间的电角度为165度。在图2当中，电机绕组星型矢量图显示，电机相邻矢量夹角为15度，矢量数为M个，没有重复。 上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实 用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程 技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范 围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种十二相无刷直流电机，包括叠片铁芯(1)，叠片铁芯(1)上设有绕组线圈(3)，其 特征是所述每项绕组线圈(3)具有十二相线圈并在叠片铁芯(1)上顺序均勻分布。
2.根据权利要求1所述的十二相无刷直流电机，其特征是所述每项绕组线圈(3)的 十二相绕组在空间构成M矢量星型矢量图，相邻两个矢量的夹角为15度。
3.根据权利要求1所述的十二相无刷直流电机，其特征是所述叠片铁芯(1)上设有槽 齿(2)，相邻两槽齿(2)的电角度为15度或者165度。
4.根据权利要求3所述的十二相无刷直流电机，其特征是所述电机的永磁磁极的数量 和槽齿(2)对应关系为1对永磁磁极对应M个槽齿(2)、2对永磁磁极对应48个槽齿(2)、 5对永磁磁极对应48个槽齿(2)、11对永磁磁极对应M个槽齿(2)、19对永磁磁极对应48 个槽齿(2)或者22对永磁磁极对应48个槽齿(2)。
5.根据权利要求1所述的十二相无刷直流电机，其特征是所述叠片铁芯(1)和绕组线 圈(3)构成电枢，作为电机的定子，还包括芯轴(4)，芯轴(4)外设置外壳筒体(7)，外壳筒体 (7 )外设置稀土永磁磁钢(6 )，外壳筒体(7 )作为电机的转子。
6.根据权利要求1所述的十二相无刷直流电机，其特征是所述该电机的结构形式是外 磁场内电枢或者内磁场外电枢。
7.根据权利要求1所述的十二相无刷直流电机，其特征是所述电机为电动机，以直流 电为电源通过与控制器的配合来输出机械能，或者所述电机为发电机，被其他外部设备拖 动，通过十二相整流器向外输出电能。
8.根据权利要求1所述的十二相无刷直流电机，其特征是所述电机为电动和发电一体 机，部分三相绕组线圈作为电动机的绕组线圈连接电源，部分三相绕组线圈作为发电机的 绕组线圈(3)输出电能。
专利摘要一种十二相无刷直流电机，包括叠片铁芯(1)，叠片铁芯(1)上设有绕组线圈(3)，其特征是所述每项绕组线圈(3)具有十二相线圈并在叠片铁芯(1)上顺序均匀分布。每项绕组线圈(3)的十二相绕组在空间构成24矢量星型矢量图，相邻两个矢量的夹角为15度。叠片铁芯(1)上设有槽齿(2)，相邻两槽齿(2)的电角度为15度或者165度。本实用新型与现有三相及六相无刷电机相比，定位点数多，定位力矩小，输出力矩平稳，换相冲击噪音小，效率高。本实用新型特别适合于功率在5KW以上需要可靠性要求比较高的电动车、船系统。
文档编号H02K1/14GK201846216SQ201020610120
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者季新华 申请人:季新华