[發(fā)明專(zhuān)利]一種永磁磁阻型輪轂電機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210472407.5
• 申請(qǐng)日: 2012-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103001360A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃文新;吳正林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吳正林
• 主分類(lèi)號(hào): H02K1/27
• 分類(lèi)號(hào): H02K1/27;H02P6/18
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 張一平;陳洪娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁磁阻型電機(jī)，特別是一種可適用于電動(dòng)自行車(chē)或電動(dòng)摩托車(chē)的永磁磁阻型外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)。

背景技術(shù)

永磁電機(jī)采用永磁體生成電機(jī)的磁場(chǎng)，無(wú)需勵(lì)磁線圈也無(wú)需勵(lì)磁電流，效率高且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是很好的節(jié)能電機(jī)，常被作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)首選。

2012年中國(guó)電動(dòng)自行車(chē)保有量達(dá)到1.4億輛，并且每年以3000萬(wàn)輛左右的規(guī)模增長(zhǎng)。普通電動(dòng)自行車(chē)主要使用外轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流輪轂電機(jī)，采用表貼式隱極結(jié)構(gòu)，如專(zhuān)利號(hào)為ZL200820082308.5的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利《電動(dòng)車(chē)輪轂電機(jī)》所公開(kāi)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這類(lèi)隱極電機(jī)轉(zhuǎn)矩來(lái)源于電磁轉(zhuǎn)矩，因而需要使用大量稀土永磁磁鋼，該專(zhuān)利所需磁鋼以N極、S極極性交替緊密貼放，實(shí)際上兩種磁鋼緊密貼放的相鄰區(qū)域磁力線直接連通，沒(méi)有耦合至轉(zhuǎn)子，并且無(wú)刷電機(jī)實(shí)現(xiàn)的是120°導(dǎo)通模式，因此磁鋼緊密貼放的形式是一種浪費(fèi)，但是磁鋼貼裝生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。又如專(zhuān)利號(hào)為201020049324.1的中國(guó)實(shí)用新型《電動(dòng)車(chē)電機(jī)轉(zhuǎn)子間貼式磁鋼圈》公開(kāi)了這樣一種結(jié)構(gòu)，該專(zhuān)利將轉(zhuǎn)子磁鋼做窄，兩種極性的磁鋼留有間隙，并提出用凸臺(tái)控制磁鋼的安裝，雖然減少了磁鋼的用量，但是無(wú)法利用磁阻轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

另有，申請(qǐng)?zhí)枮?01110061396.7的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)《電動(dòng)車(chē)電機(jī)》公開(kāi)了一種電動(dòng)車(chē)無(wú)刷電機(jī)減少磁鋼用量的方法，將磁鋼的數(shù)目減少一半，只安裝同極性的磁鋼，間隔以凸極導(dǎo)磁凸體，宣稱(chēng)可以大量減少磁鋼用量，但是該方法指明是用于無(wú)刷電機(jī)，無(wú)刷電機(jī)工作需要一定的磁通，氣隙磁通密度要滿(mǎn)足產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的要求，永磁磁鋼作為激勵(lì)源，只采用一種極性的磁鋼，該磁鋼必然要加厚加寬，實(shí)際節(jié)省用量的效果不一定會(huì)超出前者；其次，該專(zhuān)利電機(jī)的磁路不再對(duì)稱(chēng)，有產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩的能力，但該專(zhuān)利中并沒(méi)有提及磁阻轉(zhuǎn)矩的利用（必須要通過(guò)合適的控制方法實(shí)現(xiàn)，如FOC控制策略）的問(wèn)題；此外，該專(zhuān)利存在的另一個(gè)問(wèn)題是，導(dǎo)磁凸極采用矩形結(jié)構(gòu)，其形狀對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響較大，當(dāng)轉(zhuǎn)子凸極與定子齒頂作相對(duì)運(yùn)動(dòng)移入移出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及定位力矩，造成換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)噪音大，轉(zhuǎn)子表面易損耗，影響其在電動(dòng)車(chē)上應(yīng)用的效果。

目前，電動(dòng)車(chē)電機(jī)仍是采用無(wú)刷直流電機(jī)及相關(guān)的控制方式，這種方式根據(jù)霍爾位置檢測(cè)器獲知轉(zhuǎn)子位置，對(duì)三相繞組進(jìn)行輪流換相導(dǎo)通，控制方法簡(jiǎn)單，但存在換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)噪音較大，及轉(zhuǎn)子表面損耗較大等缺點(diǎn)。以FOC、DTC等控制方案為代表的算法，實(shí)現(xiàn)了正弦波驅(qū)動(dòng)控制，電機(jī)磁場(chǎng)由無(wú)刷直流的步進(jìn)方式改變?yōu)檫B續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、效率高，可很好利用電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩，增加出力或減少磁鋼用量，已被認(rèn)為使電動(dòng)自行車(chē)驅(qū)動(dòng)控制發(fā)展方向，但是，這類(lèi)高性能控制對(duì)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)精度要求較高，在電動(dòng)自行車(chē)上安裝編碼器檢測(cè)位置，因成本問(wèn)題顯得不現(xiàn)實(shí)，不能為市場(chǎng)接受。另外，帶有凸極性的永磁電機(jī)可方便地實(shí)施無(wú)位置傳感器控制技術(shù)，省去位置檢測(cè)元件，降低了系統(tǒng)成本并增加可靠性，但是，由于無(wú)位置傳感器控制技術(shù)一般針對(duì)正弦波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)，對(duì)電機(jī)電感有一定要求，不經(jīng)優(yōu)化的凸極式無(wú)刷直流電機(jī)難以應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種能有效提高磁阻轉(zhuǎn)矩、減少磁鋼用量且保證電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)的永磁磁阻型輪轂電機(jī)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種永磁磁阻型輪轂電機(jī)，包括外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，其中，所述的內(nèi)定子上設(shè)置有三相繞組，所述外轉(zhuǎn)子沿周向均布設(shè)置有磁鋼，其特征在于：所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周面成型有間隔設(shè)置的凹槽，所述磁鋼嵌設(shè)于所述凹槽內(nèi)，所述磁鋼截面呈矩形，所有所述磁鋼面向所述內(nèi)定子的極性相同；相鄰的所述凹槽之間形成有導(dǎo)磁凸極，所述導(dǎo)磁凸極和所述磁鋼為間隔交替設(shè)置，其中，所述導(dǎo)磁凸極面向所述內(nèi)定子一側(cè)端的截面曲線呈外凸的弧形；并且，所述外轉(zhuǎn)子的槽數(shù)和磁極數(shù)采用近槽配合方式。

所謂近槽配合，是指電機(jī)外轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)與槽數(shù)相近的一種分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的極槽配合形式，采用近槽配合，并配合單極性的磁鋼加弧形導(dǎo)磁凸極的結(jié)構(gòu)，有助于電機(jī)產(chǎn)生可利用的磁阻轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到減少磁鋼用量的目的。

由于目前的無(wú)刷電機(jī)多為采用三相逆變供電的三相電機(jī)，故槽數(shù)應(yīng)以3的整數(shù)倍為佳，如為9槽/8極、15槽/16極等等，作為優(yōu)選，所述的近槽配合為以下兩種方式之一：①、以9槽/8極為基本單元的正整數(shù)倍；②、以9槽/10極為基本單元的正整數(shù)倍。