单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷电机技术方案

本实用新型专利技术公开了一种单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷电机。本实用新型专利技术包括机座、定子铁心、第一绕组、第二绕组、永磁磁钢、转子铁心和转轴，定子铁心固定于机座的内侧。转子铁心固定在转轴上，永磁磁钢固定在转子铁心上且位于定子铁心的内侧。第一绕组轴线与第二绕组轴线错开某一角度，在转子位置传感器及控制器的控制下，控制第一绕组组和第二绕组组按一定顺序通断电及电流方向。第一绕组组及第二绕组组电流分别与永磁转子相互作用产生二个幅值相近、频率相同且相位相差180

【技术实现步骤摘要】
单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷电机


[0001]本技术属于永磁无刷电动机
，具体涉及一种单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷电动机。

技术介绍

[0002]永磁无刷直流电动作为一种新型调速电动机，由于其结构简单制造方便且功率密度高、调速性能优越、控制运行可靠、高效等特点，被广泛应用于工业、农业、军事、汽车、家电等领域。但由于其工作运行依赖于绕组电流的电子换相，如图9所示，换相过程往往由于关断相绕组电流从稳定值下降到零与开通相绕组电流从零上升到稳定值所用的时间不相同，使换相过程电机的电流产生波动，从而产生电机转矩的脉动变化，永磁无刷直流电动机的转矩脉动主要为绕组电流换相所产生的脉动转矩分量，最大脉动转矩幅值可达到平均转矩的50％，此脉动转矩的波形与正弦波相似，具体如图1所示。因此，当电机驱动负载时，此脉动转矩将作为传动系统的激振源，会使传动系统产生明显的振动与噪声。影响到该电动机在高性能要求领域的进一步广泛应用。
[0003]专利号为“CN 105449958 B”的专利“一种低脉动转矩的无刷电动机系统”提出了一种基于双定子双转子的低脉动转矩的永磁无刷电动机技术专利，对于大中功率的永磁无刷电动机提供了一种低脉动转矩永磁无刷电动机的有效解决方案，而且，已被实验证明具有很好的抑制脉动转矩的效果，但由于采用双定子双转子结构，使电机结构相对复杂，体积增大，制造成本增大，影响了其在小功率场合的应用。而且，双定子双转子结构由于工艺问题会造成二个系统电磁参数不尽相同，使二个脉动转矩相互抑制效果受一定影响。
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技术实现思路

[0004]本技术针对现有技术的不足，提供一种单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷直流电动机。本技术单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷直流电动机，包括定子铁心、第一绕组组、第二绕组组、转子铁心和励磁永磁磁钢。永磁磁钢按S 极N极
‑‑
S极N极一对极一对极固定在转子铁心上，由磁钢和转子铁心构成的转子设置在定子铁心的内侧；转子铁心上永磁磁钢所构成的磁极对数n与定子绕组构成的磁极对数n相同，极距O相同。定子铁心上设置有第一绕组组和第二绕组组；第一绕组组与转子铁心及磁钢构成第一永磁无刷直流电动机系统，第二绕组组与转子铁心及磁钢构成第二永磁无刷直流电动机系统。第一绕组组与第二绕组组具有相同的电磁参数，即具有相同的节距和排列规则，相同的相数，绕组相数m>＝3，相同的绕组匝数，相同的绕组线径等，第一绕组组与第二绕组组在定子铁心内侧排列，第一绕组电流及第二绕组电流分别作用于转子磁场产生的二个平均转矩方向相同，产生的二个脉动转矩相位相差180
°
电角度。
[0005]作为优选之一：第一绕组组与第二绕组组在定子铁心内侧所占的齿槽数为总槽数的 1/2，第一绕组组沿定子铁心内侧齿槽均匀排列，构成m相对称绕组，绕组构成n对极，第二绕组组的绕组轴线与第一绕组组对应的绕组轴线互相错开空间角θ，θ＝360
°
/(4mn)，第
二绕组组也沿定子铁心内侧齿槽均匀排列，也构成m相对称绕组，绕组构成n对极。电机的极对数n>＝1的自然数。
[0006]作为优选之二：第一绕组组与第二绕组组在定子铁心内侧的齿槽中各占1/2区间，在各自的区间槽内均匀排列，构成m相对称绕组，第一绕组组的绕组的轴线与第二绕组组的对应绕组的轴线沿着定子铁心的周向错开180
°
+θ或180
°‑
θ的空间角。θ＝360
°
/(4mn)。电机的极对数n取值为正偶数。
[0007]作为优选之三：第一绕组组的一对极(NS)与第二绕组组的一对极(NS)相邻间隔沿定子铁心的齿槽依次排列，第一绕组组的绕组的轴线与第二绕组组的对应绕组的轴线沿定子铁心的周向错开或的空间角。θ＝360
°
/(4mn)。电机的极对数 n取值为正偶数。
[0008]作为优选，第一绕组组和第二绕组组均为三相绕组。n＝2；第一绕组组是分为A
‑
a 相、B
‑
b相、C
‑
c相的三相绕组，第二绕组组是分为X
‑
x相、Y
‑
y相、Z
‑
z相的三相绕组。第一绕组组的三相在六个第一绕组齿槽上按照A、c、B、a、C、b的顺序排列；第二绕组组的三相在六个第二绕组齿槽上按照X、z、Y、x、Z、y的顺序排列。A、B、C三相绕组构成的一对极的绕组轴线与X、Y、Z三相绕组构成的一对极的绕组轴线互相错开 180
°
+θ或180
°‑
θ的空间角，θ＝360
°
/(24)。
[0009]作为优选，本技术一种单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷直流电动机还包括中心轴和机座。中心轴支承在机座内。定子铁心固定于机座的内侧。转子铁心固定在中心轴上，永磁磁钢固定于转子铁心上，且位于定子铁心的内侧。定子铁心上的第一绕组齿槽和第二绕组齿槽设置在定子铁心的内侧。
[0010]作为优选，本技术一种单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷直流电动机还包括位置传感器。位置传感器包括光栅盘、第一光电传感器组和第二光电传感器组。光栅盘与旋转中心轴部分固定。光栅盘上设置有一圈光栅轨迹。光栅轨迹包括2n根均匀光栅线；2n根光栅线与转子铁心的2n个永磁磁钢分别对齐。第一光电传感器组内的m 个第一光电传感器均固定在非旋转部分机座上，且与定子铁心内的第一绕组组上的m相第一绕组位置对应。第二光电传感器组内的m个第二光电传感器均固定在非旋转部分机座上，且与定子铁心内的第二绕组组上的m相第二绕组位置对应。
[0011]作为优选，所述机座的后端设置有风扇模块或排风系统。所述的风扇模块包括风扇和风扇罩。风扇罩与机座的后端固定。冷却风扇设置在风扇罩内，且与中心轴固定。排风系统安装在机座上，用排风机构对机座内进行排风冷却。
[0012]该三相单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷直流电动机的驱动方法具体如下：
[0013]表A第一绕组组永磁无刷直流电动机导通状态顺序表
[0014]导通相0
‑
60
°
60
‑
120
°
120
‑
180
°
180
‑
240
°
240
‑
300
°
300
‑
360
°
A相++
ꢀ‑‑ꢀ
B相
‑ꢀ
++
ꢀ‑
C相
ꢀ‑‑ꢀ
++
[0015]表中“+”表示正向导通，
“‑”
表示反向导通。
[0016]表B第二绕组组永磁无刷直流电动机导通状态顺序表
[0017]导通相0
‑
60
°
60
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷电机，其特征在于：包括定子铁心(1)、转子铁心(2)、中心轴(3)、第一绕组组(4)、永磁磁钢(5)、第二绕组组(6)、前端盖轴承(7)、机座(8)、后端盖轴承(9)、后端盖(10)、前端盖(14)；永磁磁钢(5)固定于转子铁心(2)，前端盖(14)、后端盖(10)与机座(8)的两端分别固定；前端盖轴承(7)、后端盖轴承(9)的外圈分别嵌入前端盖(14)、后端盖(10)的内侧面中部；中心轴(3)的两端分别嵌入前端盖轴承(7)、后端盖轴承(9)的内圈；定子铁心(1)固定于机座(8)的内侧；转子铁心(2)固定在中心轴(3)上，永磁磁钢和转子铁心组成的转子位于定子铁心(1)的内侧；可相对于定子铁心作旋转运行；所述机座的后端设置有风扇模块或排风系统；所述的风扇模块包括风扇(12)和风扇罩(13)；风扇罩与机座的后端固定；冷却风扇设置在风扇罩内，且与中心轴固定；排风系统安装在机座上，用排风机构对机座内进行排风冷却；转子铁心(2)上永磁磁钢所构成的磁极对数n与定子绕组构成的磁极对数n相同，极距O相同；第一绕组组与第二绕组组具有相同的电磁参数，即具有相同的节距、相同的排列规则、相同的相数、相同的绕组匝数、相同的绕组线径，绕组相数m>＝3，第一绕组组(4)与第二绕组组(6)在定子铁心内侧排列，第一绕组电流及第二绕组电流分别作用于转子磁场产生二个电磁转矩，二个电磁转矩中的脉动转矩分量相位相差180
°
电角度，相互抑制，二个电磁转矩中的平均转矩分量方向相同，叠加输出驱动负载。2.根据权利要求1所述的单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷电机，其特征在于：所述的第一绕组组与第二绕组组在定子铁心内侧占有相同的齿槽数，第一绕组组沿定子铁心内侧绕组齿槽均匀排列，构成m相对称绕组，绕组构成n对极，第二绕组也沿定子铁心内侧绕组齿槽均匀排列，也构成m相对称绕组，绕组构成n对极；第二绕组组的绕组轴线与第一绕组组对应的绕组轴线互相错开空间角θ，θ＝360
°
/(4mn)，电机的极对数取值为n>＝1的自然数。3.根据权利要求1所述的单定子单转子双系统低脉动转矩永磁无刷电机，其特征在于：第一绕组组与第二绕组组在定子铁心内侧的绕组齿槽中各占1/2区间，在各自的区间绕组齿槽内均匀排列，构成m相对称绕组，第一绕组组的绕组的轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯浩，赵浩，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：