專利名稱：無刷直流電機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種無刷直流電機，更具體的說，尤其涉及一種外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度是內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度I. 3 I. 8倍的無刷直流電機。
背景技術(shù)：
隨著人類對地球上非可再生資源的大肆掠奪，導致譬如煤、石油、天然氣日益減少。面對非可再生能源的日益枯竭，人類不得不尋求別的可替代能源。燃油汽車作為石油消耗的主要形式，在石油資源日益減少的情況下，迫使人們不得不發(fā)展其它形式的交通工具。電動汽車的能源形式來源廣泛，可廣泛利用由太陽能、風能、核能等清潔能源產(chǎn)生的電能，電動汽車的發(fā)展日益得到人們的重視。直流電機作為電動汽車的核心部件，其結(jié)構(gòu)形式是否科學合理，直接影響到整個電動汽車的性能?，F(xiàn)有無刷直流電機在啟動時容易產(chǎn)生“起步晃動”的情形，致使電機在啟動時只是來回前后搖擺，且震動強烈，是現(xiàn)有電動汽車電機普遍存在的一種不良現(xiàn)象。究其原因，是由于電機的內(nèi)圈磁極與外圈磁極之間存在作用力平衡而造成的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度是內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度I. 3 I. 8倍的無刷直流電機。本發(fā)明的無刷直流電機，包括電機外圈和與電機外圈相配合的電機內(nèi)圈，電機外圈由若干間隔設置的外圈磁極構(gòu)成，電機內(nèi)圈也由若干間隔設置的內(nèi)圈磁極構(gòu)成；其特別之處在于所述外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度是內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度的I. 3 I. 8倍。電機內(nèi)圈和電機外圈均由若干間隔設置的磁極構(gòu)成，磁極可采用永磁體，也可通過線圈繞組通電產(chǎn)生；可由電機內(nèi)圈作為轉(zhuǎn)子，也可由電機外圈作為轉(zhuǎn)子，根據(jù)實際情況選取、設定。將外圈磁極內(nèi)側(cè)的弧線長度設置為內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度的I. 3 I. 8倍，可使電機轉(zhuǎn)動的過程，外圈磁極與內(nèi)圈磁極有較佳的位置關系，解決了電機不易啟動的問題，避免電機啟動時的晃動現(xiàn)象。本發(fā)明的無刷直流電機，所述外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度是內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度的I. 5倍。外圈磁極與內(nèi)圈磁極采用I. 5倍的形式，使得外圈磁極與內(nèi)圈磁極的位置關系達到最佳，再配合以控制電路對勵磁線圈的控制，可使電機十分容易的啟動起來，并具有較大的起步力矩。本發(fā)明的無刷直流電機，所述外圈磁極的數(shù)目是內(nèi)圈磁極數(shù)目的1.5倍。外圈磁極與內(nèi)圈磁極采用I. 5倍的數(shù)目關系，有利于實現(xiàn)轉(zhuǎn)子有步調(diào)的運動。本發(fā)明的無刷直流電機，所述電機內(nèi)圈由依次均勻分布的多個六相繞組組成；六相繞組中每個繞組的電流方向可分別進行控制，在電機運行過程中，同一六相繞組中間隔的四相繞組依次通電。電機內(nèi)圈采用六相繞組間隔設置的形式，并通對每一繞組中電流方向的控制，可有效地實現(xiàn)電機的啟動，以及啟動之后的轉(zhuǎn)速控制。在電機工作的過程中，同一六相繞組中間隔的四相繞組依次通電，就相當于“雙電機”在工作，有利于輸出更大的扭矩，滿足動力要求更高的場合。本發(fā)明的無刷直流電機，所述外圈磁極的數(shù)量為8對，內(nèi)圈磁極的數(shù)量為12對。
本發(fā)明的無刷直流電機,所述內(nèi)圈磁極上設置有用于檢測電機內(nèi)圈與電機外圈相對位置關系的霍爾元件?；魻栐O置在電機內(nèi)圈和電機外圈上，用于檢測電機內(nèi)圈和電機外圈的相對位置關系。 本發(fā)明的無刷直流電機，還包括用于控制內(nèi)圈正三相繞組和內(nèi)圈反三相繞組中繞組的控制電路，所述控制電路通過二極管、開關管或單片機控制流經(jīng)繞組中的電流方向。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明通過將外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度設置為內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度的I. 3 I. 8倍，并取最佳值為I. 5倍，使得外圈磁極與內(nèi)圈磁極的結(jié)構(gòu)關系達到最佳值，配以控制電路對線圈中勵磁電流的控制，不僅有效地避免了電機啟動時的晃動問題，使得啟動更加平穩(wěn)，而且使得整個電機的運行更加平穩(wěn)。(2)通過在電機內(nèi)圈上間隔地設置六相繞組，再利用控制電路對線圈中電流方向的控制，有效地實現(xiàn)了電機的啟動和轉(zhuǎn)動。(3)本發(fā)明可以通過霍爾元件獲取內(nèi)、外圈磁極的相對位置關系，還可通過程序來控制轉(zhuǎn)子按照設定值進行有步調(diào)的運行。(4)本發(fā)明的無刷直流電機在做成六相繞組時，同一時刻有四相繞組通電，相當于“雙電機”工作形式，可以進行較大動力輸出。


圖I為本發(fā)明的無刷直流電機B、C繞組通正向電流，E、F繞組通反向電流的開始時刻；
圖2為本發(fā)明的無刷直流電機C、D繞組通正向電流，F(xiàn)、A繞組通反向電流的開始時刻； 圖3為本發(fā)明的無刷直流電機D、E繞組通正向電流，A、B繞組通反向電流的開始時刻； 圖4為本發(fā)明的無刷直流電機E、F繞組通正向電流，B、C繞組通反向電流的開始時刻； 圖5為本發(fā)明的無刷直流電機F、A繞組通正向電流，C、D繞組通反向電流的開始時刻； 圖6為本發(fā)明的無刷直流電機A、B繞組通正向電流，D、E繞組通反向電流的開始時刻； 圖7為本發(fā)明的無刷直流電機B、C繞組通正向電流，E、F繞組通反向電流的開始時刻； 圖中1外圈磁極,2內(nèi)圈磁極，3、4六相繞組,5外圈N磁極,6外圈S磁極。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖I所示，給出了本發(fā)明的無刷直流電機的結(jié)構(gòu)示意圖，所示的電機外圈由若干個外圈磁極I組成，電機內(nèi)圈由若干個內(nèi)圈磁極2組成；內(nèi)圈磁極2與外圈磁極I相配合，根據(jù)實際需要，外圈磁極I和內(nèi)圈磁極2均可作為轉(zhuǎn)子使用。外圈磁極I內(nèi)側(cè)的弧線長度為內(nèi)圈磁極2外側(cè)弧線長度的I. 3 I. 8倍,最佳選為I. 5倍。圖I 圖7給出的無刷直流電機中，外圈磁極I內(nèi)側(cè)的弧線長度均為內(nèi)圈磁極2外側(cè)弧線長度的I. 5倍，使得外圈磁極I與內(nèi)圈磁極2有較佳的位置關系，避免電機啟動時的晃動現(xiàn)象。所示的內(nèi)圈磁極2上相鄰的六個線圈為一組，稱之為六相繞組，六相繞組間隔設置；每一相繞組中包括A、B、C、D、E、F六個繞組，且每個繞組中的電流方向均可進行控制。圖中給出的直流電機中，外圈磁極I的數(shù)量為8對，內(nèi)圈磁極2的數(shù)量為12對。
圖I給出了無刷直流電機B、C繞組通正向電流，E、F繞組通反向電流的開始時刻，設電機內(nèi)圈為轉(zhuǎn)子，圖中所示的內(nèi)圈磁極2的極性均為線圈通正電時產(chǎn)生的。在圖I中所示的位置時刻，B、C繞組通正向電流、E、F繞組通反向電流，A、D繞組不通電。此時，B繞組所在的內(nèi)圈磁極呈S極性，受到相鄰外圈S磁極6的斥力和相鄰外圈N磁極5的吸力，具有順時針運動的趨勢；(3繞組所在的內(nèi)圈磁極呈N極性,受到相鄰外圈N磁極5的斥力和外圈S磁極6的吸力，具有順時針運動的趨勢。E繞組通反向電流，所在的內(nèi)圈磁極呈S極性，受到相鄰外圈S磁極6的斥力和相鄰外圈N磁極5的吸力，也具有順時針運動的趨勢；F繞組通反向電流,F繞組所在的內(nèi)圈磁極呈N極性,受到相鄰外圈N磁極5的斥力和外圈S磁極6的吸力，也具有順時針運動的趨
勢。 通過分析可知，通有電流的B、C、E、F繞組所在的磁極均受到順時針方向的作用力，故電機內(nèi)圈會沿順時針轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動到圖2所示位置時(本實施例下相當于轉(zhuǎn)動了 7. 5度)，開始對C、D繞組通正向電流，F(xiàn)、A繞組通反向電流；此刻，C繞組所在的內(nèi)圈磁極2為N極性，受到外圈N磁極5斥力的同時也受到外圈S磁極6的吸引力，具有順時針運動的趨勢；D繞組所在的內(nèi)圈磁極2為S極性，會受到外圈S磁極6的斥力和外圈N磁極5的吸引，具有順時針運動的趨勢。采用上述同樣的分析可知，C、D、F、A所在的內(nèi)圈磁極2均受到順時針方向的作用力；在磁力的作用下會繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動到圖3所示位置時(順時針轉(zhuǎn)動7. 5度)，開始對D、E繞組通正向電流，A、B繞組通反向電流，采用上述同樣的分析可知，D、E、A、B所在的內(nèi)圈磁極2也均受到順時針方向的作用力；在磁力的作用下會繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動到圖4所示位置時(順時針轉(zhuǎn)動7. 5度)，開始對E、F繞組通正向電流，B、C繞組通反向電流，采用上述同樣的分析可知，E、F、B、C所在的內(nèi)圈磁極2也均受到順時針方向的作用力；在磁力的作用下會繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。電機內(nèi)圈轉(zhuǎn)動到圖5所示位置時(順時針轉(zhuǎn)動7. 5度),開始對F、A繞組通正向電流，C、D繞組通反向電流，采用與圖I中同樣的分析過程可知，F(xiàn)、A、C、D繞組所在的內(nèi)圈磁極2也均受到順時針方向的作用力；電機內(nèi)圈在磁力的作用下會繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。電機內(nèi)圈轉(zhuǎn)動到圖6所示位置時(順時針轉(zhuǎn)動7. 5度),開始對A、B繞組通正向電流，D、E繞組通反向電流，采用同樣的分析過程可知，A、B、D、E繞組所在的內(nèi)圈磁極2也均受到順時針方向的作用力；電機內(nèi)圈在磁力的作用下會繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。當電機內(nèi)圈轉(zhuǎn)動到圖7所示的位置時,是重新對B、C繞組通正向電流，E、F繞組通反向電流的時刻，至此，本發(fā)明的無刷直流電機完成了一個完整的通電周期，通過依次循環(huán)通電，可使電機長時間運行下去。其中，繞組中的電流方向，可通過二極管、開關管或單片機進行控制。對電機內(nèi)圈轉(zhuǎn)動角度的檢測，可通過霍爾元件來實現(xiàn)；假設三個霍爾元件分別設置在B、C線圈所在內(nèi)圈磁極上的中間部位(分別稱之為b霍爾、c霍爾)以及設置在B、C線圈所在磁極之間位置(稱之為be霍爾)。則在圖I的位置時刻，b霍爾感應最弱，c、be霍爾感應較強；圖2時刻，b、be霍爾感應較強，c霍爾感應最弱；圖3時刻，be感應最弱，b、c霍爾感應較強；圖4時亥lj，b霍爾感應最弱，c、be霍爾感應較強；在圖5時刻，c霍爾感應最弱，b、be霍爾感應最強；在圖6時刻，be霍爾感應最弱，a、b霍爾感應較強；這樣，就可有效、準確地實現(xiàn)對電機內(nèi)圈與電機外圈相對位置關心的檢測。進而實現(xiàn)對電機的有效控制。權(quán)利要求
1.一種無刷直流電機，包括電機外圈和與電機外圈相配合的電機內(nèi)圈(2),電機外圈由若干間隔設置的外圈磁極(I)構(gòu)成，電機內(nèi)圈也由若干間隔設置的內(nèi)圈磁極(2 )構(gòu)成；其特征在于所述外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度是內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度的I. 3 I. 8倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無刷直流電機，其特征在于所述外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度是內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度的I. 5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無刷直流電機，其特征在于所述外圈磁極的數(shù)目是內(nèi)圈磁極數(shù)目的I. 5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無刷直流電機，其特征在于所述電機內(nèi)圈由依次均勻分布的多個六相繞組(3)組成；六相繞組中每個繞組的電流方向可分別進行控制，在電機運行過程中，同一六相繞組中間隔的四相繞組依次通電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無刷直流電機，其特征在于所述外圈磁極(I)的數(shù)量為8對，內(nèi)圈磁極(2)的數(shù)量為12對。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的無刷直流電機，其特征在于所述內(nèi)圈磁極上設置有用于檢測電機內(nèi)圈與電機外圈相對位置關系的霍爾兀件。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷直流電機，其特征在于還包括用于控制內(nèi)圈正三相繞組和內(nèi)圈反三相繞組中繞組的控制電路，所述控制電路通過二極管、開關管或單片機控制流經(jīng)繞組中的電流方向。
全文摘要
本發(fā)明的無刷直流電機，包括電機外圈和內(nèi)圈，電機外圈由若干間隔設置的外圈磁極構(gòu)成，電機內(nèi)圈也由若干間隔設置的內(nèi)圈磁極構(gòu)成；特征在于所述外圈磁極內(nèi)側(cè)弧線長度是內(nèi)圈磁極外側(cè)弧線長度的1.3～1.8倍。優(yōu)選為1.5倍；電機內(nèi)圈可由依次均勻分布的多個六相繞組組成。本發(fā)明使得外圈磁極與內(nèi)圈磁極的結(jié)構(gòu)關系達到最佳，避免了電機啟動時的晃動問題，使得啟動更加平穩(wěn)。通過間隔地設置多個六相繞組，再每個繞組中電流方向進行控制，有效地實現(xiàn)了電機的啟動和轉(zhuǎn)動。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理、有益效果顯著和便于推廣應用的優(yōu)點。
文檔編號H02K29/08GK102751837SQ20121023705
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者張正泉 申請人:張正泉