專利名稱：電動車用五相永磁同步直流無刷電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種永磁直流無刷電機，特別涉及電動車用五相永磁同步直流無刷電機。
背景技術：
隨著市場經(jīng)濟和行業(yè)技術的發(fā)展，消費者對產品的認識和要求也在不斷提高。各地電機生產廠家在不斷嘗試著用各種方法提高電機效率和轉矩，意在向市場提供性能更加穩(wěn)定，更貼合消費者需求的電機。目前較為常見的解決辦法有增加磁鋼磁通量，改變錠子厚度或改變錠子和輪轂直徑等等。這些方法在一定程度上能夠解決一些問題。但受到制約的因素也比較多，如磁鋼充磁的控制，錠子厚度的增加使電機啟動時轉動慣量的絕對值很大，電機啟動電流較大，電機抖動幅度大，位置傳感器和控制器的質量較大；增加錠子和輪轂直徑又會使得生產成本大幅度提高。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種轉速高、扭矩大、性能穩(wěn)定且成本相對較低的電動車用五相永磁同步直流無刷電機。為達到上述目的，本發(fā)明電動車用五相永磁同步直流無刷電機，包括具有五相星形連接繞組的定子和相對于所述定子旋轉的永磁體轉子，流經(jīng)所述繞組的電流在所述永磁體轉子旋轉到對應位置時換向。進一步地，本發(fā)明所述的電動車用五相永磁同步直流無刷電機，還包括用于感知所述永磁體轉子相對于定子位置的傳感器，以及根據(jù)傳感器的輸出來轉換定子繞組中的電流以使永磁體轉子相對于定子轉動的控制器。進一步地，所述傳感器為五個，分別對應于所述的五相星形連接的繞組設置。特別地，所述傳感器為霍爾傳感器或光學傳感器。特別地，所述控制器的輸出信號經(jīng)逆變電路后轉換為正弦波電壓信號；隨之，電機的氣隙磁通波形為正弦波，流經(jīng)所述繞組的電流波形為正弦波。特別地，所述繞組為短矩繞組。進一步地，相線輸出為5根。進一步地，所述的永磁體轉子由2 100片磁鋼構成。進一步地，所述定子周向設置有5 100個槽。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，工作時始終都能夠保證至少有四相繞組在同時工作，普通三項電機進入飽和狀態(tài)時轉速會明顯變低，而且扭矩也較小， 而本發(fā)明所述電機在進入飽和狀態(tài)時轉速沒有明顯下降，扭矩也會比普通三項電機大20 % 左右，所以繞組利用率得到提高，電機效率進一步提高；2、傳統(tǒng)的三相電機在額定轉矩時，轉子在不同位置上轉矩的變化量很大，尤其在低轉速時更容易產生轉矩脈動，電動自行車用電機本身就屬于低轉速電機。本發(fā)明所述的電機正是采用了五相繞組，多對磁場來解決轉矩脈動問題；擁有更寬的調速范圍，可以不經(jīng)減速直接啟動負荷，反應速度快，機電時間常數(shù)小，約為十幾秒到幾十毫秒，電機定位扭矩大，脈動小，啟動平滑，能在堵轉和低速下運行，堵轉情況下能夠產生足夠大的轉矩而不損壞電機和控制器，很好的解決了電機定位扭矩大，脈動大這一常規(guī)理論矛盾點，在很低的轉速下也能平穩(wěn)運行，轉速為每分鐘幾轉至十幾轉轉速波動僅占總轉速的5%左右。3、傳統(tǒng)的三相電機多為單相工作，故電機易飽和，而本發(fā)明所述五相電機為雙繞組并聯(lián)工作，故大大地延伸了電機的飽和深度，整個作業(yè)平臺比一般交流電機工作平臺拓寬20%，使得電機功率密度大大提高。


圖1是本發(fā)明的具體實施例的五相繞組連接結構示意圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的描述。如圖1所示，本發(fā)明所述的電動車用五相永磁同步直流無刷電機，包括具有五相星形連接繞組1的定子和相對于所述定子旋轉的永磁體轉子，流經(jīng)所述繞組的電流在所述永磁體轉子旋轉到對應位置時換向。上述結構的電動車用五相永磁同步直流無刷電機，由于在工作時相間不斷切換， 所以至少能得到四相繞組同時工作。工作過程為每次為四相繞組同時工作，上橋二相，下橋二相，根據(jù)對應位置的傳感器譯碼得出上、下橋導通真值表。相比三相電機的工作過程為每次兩相工作及上、下橋各一相導通，本發(fā)明所述電機功率儲備以及進入飽和區(qū)的情況有較大幅度的提高，電機進入飽和狀態(tài)時轉速不會明顯下降，扭矩也會比普通三相電機大 20%左右，所以繞組利用率得到提高，電機效率進一步提高。其次，由于本發(fā)明所述的電機采用五相繞組，故整個定子均采用短距繞組，電機在額定轉矩時，轉子在不同位置上轉矩的變化量很大，尤其在低轉速時更容易產生轉矩脈動， 本電機正是采用了多相繞組，多對磁場來解決轉矩脈動問題。再則本發(fā)明所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機可以不經(jīng)減速直接啟動負荷，其主要原因在于本發(fā)明所述電機始終都能夠保證至少有四相繞組同時工作，即上、下橋各有兩組繞組同時工作，其定位扭矩比原三相電機單繞組工作的定位扭矩要大近ION · M，故本發(fā)明所述電機啟動一般的電動車都無需減速即可高速啟動。本發(fā)明所述電機反應速度快，機電時間常數(shù)小，可以達到十幾秒到幾十毫秒，能在堵轉和低速下運行，堵轉情況下能夠產生足夠大的轉矩而不損壞電機和控制器，即使在很低的轉速下也能平穩(wěn)運行，轉速為每分鐘幾轉至十幾轉時轉速波動僅占總轉速的5%左右，啟動性能好。作為本發(fā)明進一步地實施例，所述的電動車用五相永磁同步直流無刷電機，還包括用于感知所述永磁體轉子相對于定子位置的傳感器，以及根據(jù)傳感器的輸出來轉換定子繞組中的電流以使永磁體轉子相對于定子轉動的控制器。于一具體實施例中，所述的傳感器可以為五個，分別對應于所述的五相星形連接的繞組設置，用于實時感知繞所述定子旋轉的轉子的位置。傳感器將轉子的旋轉位置變換成信號傳遞給控制器，所述控制器根據(jù)接收到的信號控制所述定子各相繞組按預定次序導通，定子相電流隨轉子的旋轉位置變化而按預定的次序換相。本發(fā)明所述電機，結構簡單、 運行可靠、維護方便、運行效率高。其中，上述實施例中，所述傳感器可以為霍爾傳感器或光學傳感器。所述控制器的輸出信號經(jīng)逆變電路后轉換為正弦波電壓信號；隨之，電機的氣隙磁通波形為正弦波，流經(jīng)所述繞組的電流波形為正弦波。優(yōu)選地，本發(fā)明中所述的繞組為短矩繞組；相線輸出為5根。本發(fā)明的電動車用五相永磁同步直流無刷電機，轉子由2片-100片磁鋼組成，對應定子周向設置有5-100個槽；具有以下優(yōu)點1、電機是分數(shù)槽電機，從而啟動扭矩大、脈動扭矩小、抖動小平穩(wěn)。2、磁路均勻，磁場分布均勻，繞組安排合理，既可以提高生產率又可以提高系統(tǒng)效率。目前國內電動車行業(yè)普遍采用三相無刷直流電機，而五相電機在電路采點方面的頻率要高于三相電機。五相電機工作過程為兩上、兩下繞組同時工作，電機有效工作平臺相比普通電機拓寬了 20%，而三相電機的工作為單上、單下繞組工作，電機易飽和；五相電機繞組采用并聯(lián)工作，在運行過程中，萬一有一相損壞，也不會影響工作狀態(tài)，所以五相電機相比三相電機有很大的優(yōu)越性。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，包括具有五相星形連接繞組的定子和相對于所述定子旋轉的永磁體轉子，流經(jīng)所述繞組的電流在所述永磁體轉子旋轉到對應位置時換向。
2.根據(jù)權利要求1所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，還包括用于感知所述永磁體轉子相對于定子位置的傳感器，以及根據(jù)傳感器的輸出來轉換定子繞組中的電流以使永磁體轉子相對于定子轉動的控制器。
3.根據(jù)權利要求1所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，所述傳感器為五個，分別對應于所述的五相星形連接的繞組設置。
4.根據(jù)權利要求2或3所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，所述傳感器為霍爾傳感器或光學傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，所述控制器的輸出信號經(jīng)逆變電路后轉換為正弦波電壓信號；隨之，電機的氣隙磁通波形為正弦波， 流經(jīng)所述繞組的電流波形為正弦波。
6.根據(jù)權利要求1所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，所述繞組為短矩繞組。
7.根據(jù)權利要求1所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，相線輸出為5根。
8.根據(jù)權利要求1所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，所述的永磁體轉子由2 100片磁鋼構成。
9.根據(jù)權利要求1所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，其特征在于，所述定子周向設置有5 100個槽。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電動車用五相永磁同步直流無刷電機，主要是針對現(xiàn)有技術中電機效率低、扭矩小、電機功率密度小、調速范圍小等缺陷而設計的。本發(fā)明所述電動車用五相永磁同步直流無刷電機，包括具有五相星形連接繞組的定子和相對于所述定子旋轉的永磁體轉子，流經(jīng)所述繞組的電流在所述永磁體轉子旋轉到對應位置時換向。上述的結構，由于五相繞組不斷切換，所以至少四相繞組同時工作，進入飽和狀態(tài)時轉速不會明顯下降，定位扭矩大，脈動?。晦D矩不經(jīng)減速直接起動負荷，反應速度快，能在堵轉和低速下產生足夠大的轉矩平穩(wěn)運行且不損壞電機和控制器，起動平滑，功率密度大；繞組換相避免了保持電磁轉矩和磁鋼磁極互成90度角的困擾。
文檔編號H02K1/27GK102324825SQ20111028028
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者梁耀 申請人:名泰機械制造有限公司