CN107733107B - 一种电动滑板用无刷混合励磁电机 - Google Patents

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Abstract

一种电动滑板用无刷混合励磁电机，属于电动车技术领域，由轴、轮毂、定子铁心、电枢绕组、永磁体、转子铁心和轴承组成；轮毂内侧圆周上固定有4K个转子齿，K为正整数；定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，每个子定子铁心的两侧为定子齿；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心的两个定子齿分列于转子铁心的转子齿两侧；每个子定子铁心中间的轭部嵌有永磁体；每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的电枢绕组。本技术有效实现了集中励磁、磁路较短，因此铁耗铜耗少；可以充分发挥盘式电机功率密度大的优点，在电动滑板等微型电动车上具有较高应用价值。

Description

一种电动滑板用无刷混合励磁电机
技术领域
本发明涉及一种电动滑板用无刷混合励磁电机，属于电动车技术领域。
背景技术
电动滑板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品形式。电动滑板车十分节省能源，充电快速且航程能力长。整车造型美观、操作方便，驾驶更安全。电动滑板车作为一种无污染的绿色环保代步产品，日益受到企业的高度重视。
电动机是电动滑板车的重要组成部分，驱动***性能的好坏影响着电动滑板车的使用性能。从目前公开的技术，常见的电动滑板用电机多是轮毂电机。在相近的专利中，如申请号为201610717416.4的专利申请：一种应用于电动滑板的轮毂电机。该申请电机整体质量减轻，电机发热量小，减少了能量损失。但该轮毂电机制动性能有限，维持制动***消耗大量能量，而且电机的稳定性较差。类似于这样电机申请还有专利号为201621036115.7：一种电动滑板轮毂电机，该申请电机置于轮子里，节省了滑板的空间，且行驶时阻力较小。
除此轮毂电机之外，申请号为201710026730.2的专利申请：一种电动滑板电机。包括：外转子、定子、励磁元件、电枢绕组、轴等。该申请电机采用新型定子结构，使各相绕组彼此隔离，降低了相间发生故障的可能性，采用的四相绕组，容错能力强。这种电机具有高效率、高容错能力等优点。
在外转子电机中，如申请号为201610442113.6的专利申请：一种外转子电机及电动车。该申请电机通过设计新型的电机结构使得维修难度减少，并提高了外转子组件的维修效率的电机寿命。但是，该申请并没有针对电动滑板所存在的问题设计出符合其使用的电机。
不同于以往滑板电机，本申请技术提出了无刷混合励磁电机，本技术有效实现了集中励磁、磁路较短，因此铁耗铜耗少，可以充分发挥盘式电机功率密度大的优点。与永磁电机相比，本技术采用的混合励磁方式可以气隙磁场，而相较于电励磁电机，本技术具有较小的电枢反应电抗，特别适合用作滑板或电动车用电机。
发明内容
为了提供一种高效率、高可靠性电动滑板用无刷混合励磁电机电机，采取以下技术方案：
一种电动滑板用无刷混合励磁电机，其特征在于：由轴、轮毂、定子铁心、电枢绕组、永磁体、转子铁心和轴承组成；轮毂通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，轮毂内侧圆周上固定有4K个转子齿，K为正整数，转子齿的侧面呈扇形；转子铁心由轴向导磁的材料制成；
定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，每个子定子铁心的两侧为定子齿，定子齿的侧面呈扇形；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心的两个定子齿分列于转子铁心的转子齿两侧。
每个子定子铁心中间的轭部嵌有永磁体，永磁体沿轴向充磁，所有永磁体充磁方向一致；每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的电枢绕组，所有电枢绕组的绕向一致。
如上所述的一种电动滑板用无刷混合励磁电机，其特征在于：每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的励磁绕组，所有励磁绕组的绕向一致。
如上所述的一种电动滑板用无刷混合励磁电机，其特征在于：固定子定子铁心和轴的材料不能导磁，且子定子铁心与轴之间有放置电枢绕组的空隙；转子铁心由可以沿轴向导磁的材料制成。
本发明的有益效果是：
1各相绕组完全隔离，永磁体和电枢绕组隔离，短路电流不会引起故障的传播，提高了可靠性；
2本发明的电机绕组皆为集中式绕组，内阻小，效率高；
3转子铁心是带通孔的转盘，质量轻，转动惯量小，响应迅速；
4总的磁链较短，定子铁心磁阻小，铁耗少；硅钢片用量少，电机重量轻；
5定转子导磁面积大，在同样饱和的磁密下，本申请的技术磁通量大，反电势高，电机功率大。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明技术一种电动滑板用无刷混合励磁电机的纵剖图。其中1轮毂、2定子铁心、3电枢绕组、4永磁体、5励磁绕组、6转子铁心、7轴、8轴承；
图2是沿永磁体横剖电枢绕组示意图。其中2定子铁心、3电枢绕组、4永磁体、7轴；
图3转子铁心示意图。其中1轮毂、6转子铁心；
图4是沿永磁体横剖励磁绕组示意图。其中2定子铁心、4永磁体、5励磁绕组、7轴。
具体实施方式
图1是本发明技术一种电动滑板用无刷混合励磁电机的纵剖图。其中1轮毂、2定子铁心、3电枢绕组、4永磁体、5励磁绕组、6转子铁心、7轴、8轴承。
一种电动滑板用无刷混合励磁电机，其特征在于：轮毂通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，轮毂内侧圆周上固定有4K个转子齿，K为正整数，这里K=1，转子齿的侧面呈扇形；转子铁心由轴向导磁的材料制成。
定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，每个子定子铁心的两侧为定子齿，定子齿的侧面呈扇形；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心的两个定子齿分列于转子铁心的转子齿两侧。
每个子定子铁心中间的轭部嵌有永磁体，永磁体沿轴向充磁，所有永磁体充磁方向一致；每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的电枢绕组，所有电枢绕组的绕向一致。每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的励磁绕组，所有励磁绕组的绕向一致。
固定子定子铁心和轴的材料不能导磁，且子定子铁心与轴之间有放置电枢绕组的空隙；转子铁心由可以沿轴向导磁的材料制成。
图2是沿永磁体横剖电枢绕组示意图。其中2定子铁心、3电枢绕组、4永磁体、7轴。定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3个均布的“匚”字形子定子铁心组成，每个子定子铁心的两侧为定子齿，定子齿的侧面呈扇形；每个子定子铁心中间的轭部嵌有永磁体，永磁体沿轴向充磁，所有永磁体充磁方向一致；每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的电枢绕组，所有电枢绕组的绕向一致。
图3转子铁心示意图。其中1轮毂、6转子铁心。轮毂通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，轮毂内侧圆周上固定有4个转子齿，转子齿的侧面呈扇形。
图4是沿永磁体横剖励磁绕组示意图。其中2定子铁心、4永磁体、5励磁绕组、7轴。定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3个均布的“匚”字形子定子铁心组成，每个子定子铁心的两侧为定子齿，定子齿的侧面呈扇形；每个子定子铁心中间的轭部嵌有永磁体，永磁体沿轴向充磁，所有永磁体充磁方向一致；每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的励磁绕组，所有励磁绕组的绕向一致。
本发明工作原理：当转子铁心能导磁的部分与定子齿对齐时，该定子齿绕组匝链的磁阻最小、电枢绕组磁链最大；当转子铁心的扇形缺口对齐定子齿时，该定子齿绕组匝链的磁阻最大、电枢绕组磁链最小。
当转子铁心能导磁的部分逐渐靠近定子齿时，该相电枢绕组的自感也在增加。当转子铁心能导磁的部分脱离电枢极时，该相电枢绕组的自感也在增加。
由于本申请电机电枢绕组与永磁体的互感、电枢绕组匝链的磁链也在不断变化，因此如果移动转子铁心，则电枢绕组会产生感应电动势。
本申请电机作为驱动电机运行时，给产生正的感应电动势的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生正的转矩；给产生负的感应电动势的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生负的转矩。依据相位不同通以三相电流，可以驱动轮毂旋转。
电励磁绕组通以不同方向的电流，可以增强或减弱永磁体磁场，从而适应各种工况。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种电动滑板用无刷混合励磁电机，其特征在于：
由轴、轮毂、定子铁心、电枢绕组、永磁体、转子铁心和轴承组成；
轮毂通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，轮毂内侧圆周上固定有4K个转子齿，K为正整数，转子齿的侧面呈扇形；转子铁心由轴向导磁的材料制成；
定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，每个子定子铁心的两侧为定子齿，定子齿的侧面呈扇形；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心的两个定子齿分列于转子铁心的转子齿两侧；
每个子定子铁心中间的轭部嵌有永磁体，永磁体沿轴向充磁，所有永磁体充磁方向一致；
每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的电枢绕组，所有电枢绕组的绕向一致。
2.如权利要求1所述的一种电动滑板用无刷混合励磁电机，其特征在于：
每个子定子铁心中间的轭部绕有集中式的励磁绕组，所有励磁绕组的绕向一致。
3.如权利要求1所述的一种电动滑板用无刷混合励磁电机，其特征在于：
固定子定子铁心和轴的材料不能导磁，且子定子铁心与轴之间有放置电枢绕组的空隙。
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