专利名称：永磁无刷直流电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种永磁无刷直流电动机，尤其是指适用于驱动电动车的永磁无刷直流电动机。
直流电动机一般分为有刷和无刷两类，两者均由控制装置控制，众所周知，有刷电动机在用于驱动电动车时存在寿命短、结构复杂、修困难等缺陷，而目前的无刷直流电动机又一般为转子位于定子内部的电动机，这种电动机在用于驱动电动车时必须借助减速机构间接传动，因而它的传动效率较低。
为此，本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，并提供一种结构简单、寿命长、维修方便的永磁无刷直流电动机，且该电动机可直接驱动电动车车轮，具有传动效率高的特点。
实现本实用新型目的的技术方案为一种永磁无刷直流电动机，包括电动机本体、位置传感器和控制装置，电动机本体上设置有转子和定子，其特殊之处是转子位于定子的外围，定子固装于轴上或通过支架固装于轴上，定子铁芯上嵌有定子绕组，转子的转子体内圈上设有永磁体，转子体的外圈上则设置有使其直接与外部被驱动装置固连的安装孔或安装位。
对上述技术方案进一步的改进为定子铁芯上开有斜槽，槽数为54个，其上嵌的定子绕组为三相单层集中整距绕组，斜槽槽口设有磁性槽楔，永磁体粘贴于转子体的内圈上，呈18极分布，永磁体与定子铁芯间留有间隙。
而且，位置传感器为磁敏式霍尔传感器，霍尔传感器安装于定子铁芯端部的槽口处或定子绕组端部的近槽口处，共设有三个传感器。
而且，轴通过轴承支承转子，轴的两端留有中心孔，定子绕组引出线与霍尔传感器的引出线分别通过定子轴中心孔引出。
另外，该电动机的控制装置至少包括与位置传感器相连的译码电路和逆变桥驱动电路，及与定子绕组连接的逆变桥电路，以及与逆变桥电路相连的调制载波电路，其中译码电路、驱动电路、逆变桥电路依次相连。
驱动电路由三极管和一个555电路构成，逆变桥电路由六个场效应管和将场效应管的两个极相连的二极管构成，调制载波电路由555电路和与555电路相连的电位器、电阻、电容组成。
由上述技术方案可知，本实用新型提供的电动机由定子、转子、位置传感器和控制装置等组成，定子绕组通电后产生的电枢反应磁场与转子上的永磁体产生的永磁场相互作用产生转矩，驱动转子转动，而换向则由位置传感器和控制装置共同完成，因而本实用新型为无刷电动机，又因为本实用新型的转子位于定子的外围，转子外圈上设置有使其直接与外部被驱动装置固连的安装孔或安装位，所以当该电动机驱动电动车时，可直接与车轮的轮辐相连，通过轮辐驱动车轮旋转，不需中间传动环节，从而传动效率较高。
以下将结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型电动机本体主视图。
图2为图1的D-D向视图。
图3为本实用新型中控制装置的电路图。
如图1、图2所示，本实用新型提供的电动机包括电动机本体15、位置传感器2和控制装置三部分，电动机本体15上设置有定子7和转子1，转子1位于定子7的外围，定子7固装于轴13上，轴13通过轴承同时还支承转子1，定子铁芯3上嵌有定子绕组8，为降低噪音，定子铁芯上开有斜槽16(图2中斜槽16共54个，分别用1′、2′、3′……54′标出)，且在每个斜槽的槽口设有磁性斜楔，本实用新型的定子绕组8采用三相单层集中整距绕组，嵌于定子铁芯3的54个斜槽16内，三相定子绕组8采用Y形连接，两相导通的工作方式，转子1的转子体5内圈上设有永磁体6，永磁体6按一定极对数排布于定子铁芯3的外围，永磁体6与铁芯3之间留有间隙，本实用新型中永磁体6共18极，永磁体6可采用NdFeB永久磁钢，粘贴于转子体5的内圈，转子体5的外圈上则设置有使其直接与外部被驱动装置固连的安装孔4或安装位，当该电动机用于驱动电动车时，可将车轮的辐条直接与安装孔固连或辐板直接与安装位固连，转子1通过辐条或辐板直接驱动车轮旋转，电动机中检测转子位置的位置传感器2为磁敏式霍尔传感器，霍尔传感器共3个，安装在与永磁体6相对的定子铁芯3端部的槽口处或定子绕组8端部的近槽口处，为了使霍尔传感器的引出线14与定子绕组的引出线11不缠绕，可在轴13的两端留出中心孔12，让两者的引出线分别从轴的中心孔12引出，工作过程中，永磁体6产生磁场，定子绕组8通电后产生电枢反应磁场，两磁场相互作用产生转矩驱动电动机的转子运转，换向则由霍尔传感器2和控制装置来实现，由图3可知，本实用新型中电动机的控制装置应至少包括与位置传感器2相连的译码电路17、逆变桥驱动电路21和与定子绕组8中A、B、C三相连接的逆变桥电路20，以及与逆变桥电路20相连的调制载波电路25，由于译码电路17，逆变桥驱动是路21、逆变桥电路20和调制载波电路25均为较常见的电路，且有多种实现方式，所以在本实施例中仅举其中一种实例，即译码电路17可采用门电路4001、4011组成，驱动电路由三极管与一个555电路构成，逆变桥电路可由六个场效应管组成，调制载波电路则可采用一个555电路，当然，控制装置中还必须具备电池27、电源电路19和过流电路24等，因这些对本领域的普通技术人员而言更为熟悉，因此这里不再举例说明，为了使本电动机适用于驱动电动车，其控制装置中还可加入初速电路26、电池电量显示电路18、起动按钮22、刹车触点23等部分，电动机的控制装置的工作过程为，三个霍尔传感器2检测到转子位置后输出互差60°的方波信号，三路信号经译码电路17后输出六路与逆变桥电路20中六个场效应管相对应的控制信号，逆变桥电路20中上桥的三个场效应管T1、T3、T5不调制，译码电路17输出的上桥信号直接送给驱动电路21，经驱动电路将信号放大后控制上桥三个管的开通与关断，译码电路17输出的下桥信号连同调制载波电路25的输出通过与非门后送给逆变桥驱动电路21，控制下桥的三个管T2、T4、T6，另外，译码电路17输出的下桥信号与调制载波电路25的输出能否控制下桥，还须根据电池电量显示电路18、初速电路、过流保护电路24、起动按钮22、刹车触点23的状态而定，只有当电池电压在设计范围内、电机初速大于给定值、无过流、刹车触点松开、起动按钮合上这些条件同时具备时，译码电路输出的下桥信号和调制载波电路输出的信号经驱动电路将驱动信号放大后才能控制下桥的三个场效应管开通或关断，本实用新型所述的电动机还可采用Motorola公司的芯片mc33035作为控制装置，但因其价格昂贵，不满足电动车对性能价格比的要求，所以应用不多。
权利要求1.一种永磁无刷直流电动机，包括电动机本体[15]、位置传感器[2]和控制装置，电动机本体[15]上设置有转子[1]和定子[7]，其特征在于转子[1]位于定子[7]的外围，定子[7]固装于轴[13]上或通过支架[9]固装于轴[12]上，定子铁芯[3]上嵌有定子绕组[8]，转子[1]的转子体[5]内圈上设有永磁体[6]，转子体[5]的外圈上则设置有使其直接与外部被驱动装置固连的安装孔[4]或安装位。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于定子铁芯[3]上开有斜槽[16]，槽数为54个，其上嵌的定子绕组[8]为三相单层集中整距绕组，斜槽[15]槽口设有磁性槽楔，永磁体[6]粘贴于转子体[5]的内圈上，呈18极分布，永磁体[6]与定子铁芯[3]间留有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于位置传感器[2]为磁敏式霍尔传感器，它位于与永磁体[6]相对的定子铁芯[3]端部的槽口处或定子绕组[8]端部的近槽口处，霍尔传感器[2]共有三个，输出互差60°的方波信号。
4.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于轴[13]通过轴承[10]支承转子[1]，轴[13]的两端留有中心孔[12]，定子绕组引出线[11]与霍尔传感器引出线[14]分别通过定子轴中心孔[12]引出。
5.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于控制装置至少包括与位置传感器[2]相连的译码电路[17]和逆变桥驱动电路[21]，及与定子绕组[8]连接的逆变桥电路[20]，以及与逆变桥电路[20]相连的调制载波电路[25]，其中译码电路[17]、逆变桥驱动电路[21]、逆变桥电路[20]依次相连。
6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于逆变桥驱动电路[21]由三极管和一个555电路构成，逆变桥电路[20]由六个场效应管和将场效应管的两个极连通的二极管构成，调制载波电路[25]由555电路和与555电路相连的电位器、电阻、电容组成。
专利摘要本实用新型提供的永磁无刷直流电动机由电动机本体,位置传感器和控制装置等构成,电动机本体上设置有转子和定子,其特殊之处是转子位于定子的外围,且转子的外圈设有使其直接与外部被驱动装置固连的安装孔或安装位。
文档编号H02K29/08GK2301811SQ9724098
公开日1998年12月23日 申请日期1997年6月24日 优先权日1997年6月24日
发明者李忠武, 周长进, 曾祥铭, 付晖, 高水华 申请人:中国船舶工业总公司第七研究院第七一二研究所