[實用新型]方波三相無刷永磁直流電動機

無效

• 申請號: 200720172743.2
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN201118414Y
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 李鐵才;漆亞梅;周兆勇;孔翔;藍維隆;徐飛鵬
• 申請（專利權）人: 深圳航天科技創新研究院
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K29/08;H02K1/16;H02K3/12;H02K1/27;H02K11/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司
• 代理人: 易釗

技術領域

本實用新型涉及永磁電動機，更具體地說，涉及一種方波三相無刷永磁直流電動機，該電動機適用于直接驅動和位置、速率伺服控制應用。

背景技術

永磁電動機根據驅動電流及反電勢波形可分為正弦波和方波兩大類。一般將正弦波永磁電動機稱為永磁同步電動機(PMSM)，或稱為正弦波交流伺服電動機。另一類方波永磁電動機則稱為方波無刷直流電動機(BLDCM)。

80年代期間，方波永磁電動機獲得了普遍應用，方波永磁電動機的外特性和有刷直流電動機基本相同，控制比較簡單，但其最大的缺點是存在較大的原理性換向力矩波動，對此，研究人員提出了多種補償措施，但實際應用效果不理想。

由于正弦波永磁電動機的力矩波動則遠小于方波永磁電動機，90年代期間，在精密伺服驅動應用場合，方波永磁電動機逐漸被正弦波永磁電動機所替代，目前已經成為現今工業應用的主流。然而，正弦波永磁電動機會導致控制系統復雜性大幅增高和成本大幅增加，更重要的是電動機的力能指標大幅下降。

另一方面，傳統方波無刷直流電動機及其控制技術被公認已經成熟，由于前述缺陷，導致其被限定在要求不高的場合應用，國內外對其研究已經很少。

實用新型內容

本實用新型要解決現有方波永磁電動機和正弦波永磁電動機所存在的問題，提出一種新原理、新結構、高性能、低成本的方波永磁電動機。

本實用新型的技術方案是，提供一種方波三相無刷永磁直流電動機，所述電動機的轉子鐵芯上裝有多對永磁體，定子的槽中裝有三相繞組，其特征在于，所述轉子鐵芯上的磁極數2P＝8；所述定子鐵芯的槽數Z＝12，相應有12個齒，所述槽的槽口寬度為0.1～3.0mm，所述12個齒中包括三個大齒、三個中齒和六個小齒；所述三相繞組為集中繞組，分別繞在大齒和中齒上，所述繞組和齒的排列次序是：大齒上A相繞組→小齒→中齒上/C相繞組→小齒→大齒上B相繞組→小齒→中齒上/A相繞組→小齒→大齒上C相繞組→小齒→中齒上/B相繞組→小齒；其A表示A相繞組的一個集中繞組，/A表示A相繞組的一個反接集中繞組，B、/B、C、/C依此類推。

本實用新型的優選方案中，所述定子鐵芯上的每個大齒占圓周50°±5°機械角度，即200°±20°電角度；每個中齒占圓周40°±5°機械角度，即160°±20°電角度；每個小齒占圓周15°±5°機械角度；其中每個齒所占圓周機械角度包含所述槽口寬度；且一個大齒、一個中齒、再加上兩個小齒的機械角度之和等于120°。

本實用新型中，所述轉子鐵芯上各個永磁體的N、S磁極相間排列，所述永磁體是徑向充磁的瓦形磁鋼、或者是平行充磁的瓦形磁鋼。

本實用新型中，所述定子與轉子之間的物理氣隙最好為0.2～2mm。

本實用新型中可采用霍爾位置傳感器作為轉子位置傳感器，所述霍爾位置傳感器的磁敏感方向與轉子法線方向相一致，安裝于定子支架上，并與轉子永磁體外圓之間保持1～3mm的氣隙。

本實用新型中，所述轉子鐵芯上的永磁體的極距πD/8的物理尺寸最好是10～56mm，其中D是轉子外徑。

本實用新型中，所述定子鐵芯可由多層拼接硅鋼片自鉚迭壓而成的，每一層拼接硅鋼片是由大、中、小三種形狀的扇形沖片拼接組成；并按“大極扇形沖片→小極扇形沖片→中極扇形沖片→小極扇形沖片→大極扇形沖片→小極扇形沖片→中極扇形沖片→小極扇形沖片→大極扇形沖片→小極扇形沖片→中極扇形沖片→小極扇形沖片”的順序排布在一個平面上構成一張定子沖片，即一層拼接硅鋼片；相鄰兩個扇形沖片之間通過設于軛部外側的凹槽/凸臺進行拼接。其中在大、中極扇形沖片的軛部外側設置凹槽，并在小極扇形沖片的軛部外側設置凸臺；或者是在大、中極扇形沖片的軛部外側設置凸臺，并在小極扇形沖片的軛部外側設置凹槽。

本實用新型的另一優選方案中，其中由多層硅鋼片迭壓成三種形狀的扇形齒極，再由三種齒極組成所述定子鐵芯；其中大齒極由大極扇形沖片迭壓而成，中齒極由中極扇形沖片迭壓而成，小齒極由小極扇形沖片迭壓而成；在每一齒極中，每個扇形沖片的軛部和齒部各有一個定位盲孔，多個扇形沖片之間通過定位盲孔鉚壓成整體齒極；所述三種齒極按“A相大齒極→小齒極→/C相中齒極→小齒極→B相大齒極→小齒極→A相中齒極→小齒極→C相大齒極→小齒極→/B相中齒極→小齒極”的順序拼成一個完整的定子鐵芯。