本發(fā)明涉及一種電動車無刷直流電機，屬于電動車技術領域。

背景技術：

目前，永磁直流無刷電機利用半導體器件取代有刷直流電機中的機械換向器，結構簡單，運行可靠，沒有火花，電磁噪聲低，在中小功率的電動車上具有廣泛的應用。無刷直流電機定子繞組多做成三相對稱星形接法，其反電勢多為方波，因此可用直流經(jīng)過逆變器換相后驅動。

相關的研究中，授權的中國發(fā)明專利：低速大轉矩永磁無刷電機的分數(shù)槽繞組zl200510093634.7，涉及了磁極數(shù)p與鐵芯槽數(shù)z及相數(shù)m和分布數(shù)q滿足如下條件永磁無刷電機：1)當分布數(shù)q為奇數(shù)時，鐵芯槽數(shù)z＝q×m×k，磁極數(shù)p＝z±k；其中k為自然數(shù)；2)當分布數(shù)q為偶數(shù)時，鐵芯槽數(shù)z＝q×m×k，磁極數(shù)p＝z±2k；其中k為自然數(shù)。

另外，為了降低永磁直流無刷電機的成本，發(fā)明人還提出了一種電動車用低成本永磁無刷直流電機（授權專利號：zl2015101882812），通過提出新型的凸形軟鐵制成的假極和永磁磁鋼間隔排列粘結在轉子鐵心上組成一對極，來降低永磁電機的成本。

授權號為zl2013100794514的發(fā)明專利：各相電感對稱的四相雙凸極無刷直流電機，四相電機擁有四相定子繞組，這種相數(shù)冗余的設計使得四相電機可以進一步提高電機的可靠性，以使電動車在故障后主動重構系統(tǒng)的軟硬件結構，在不損失性能或僅降低部分性能指標的情況下，使系統(tǒng)實現(xiàn)容錯運行。該專利提出了新型的12/9極結構和各相對稱的新型繞組配置方式。這與傳統(tǒng)的8/6極結構的電機（授權的發(fā)明專利cn201120430138.7：一種四相雙凸極電機）有著明顯的區(qū)別。

在此基礎上，發(fā)明人對多相雙凸極電機的極數(shù)和極弧系數(shù)進行了深入的研究，在《中國電機工程學報》2015年第七期發(fā)表了“多相電勵磁雙凸極發(fā)電機極數(shù)與極弧系數(shù)研究”的學術論文，指出定子極數(shù)和轉子極數(shù)之比應為m/(m+1)或m/(m-1)。

作為已有技術，傳統(tǒng)的雙凸極電機具有較大的轉矩脈動，其換向轉矩脈動產(chǎn)生的原理可見《中國電機工程學報》2011年第27期論文“基于半橋變換器的電勵磁雙凸極電機角度優(yōu)化控制策略”。隨著研究的深入，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)前期提出的技術仍舊存在較大的換向轉矩脈動，因此急需研究一種換向轉矩脈動較小的電動車電機。

基于此，本發(fā)明提出一種反電勢為正弦波的電機以減小換向轉矩脈動，同時具備多相繞組以提高系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明的技術突破了原有雙凸極電機極數(shù)之比應為m/(m+1)或m/(m-1)這一技術偏見，因此具有創(chuàng)造性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決傳統(tǒng)磁阻類電機換向轉矩脈動大等問題并提供一個四相高可靠性的可調(diào)節(jié)磁場的電機，本發(fā)明采取以下技術方案：

一種電動車無刷直流電機，包括定子鐵心、轉子鐵心、勵磁繞組、永磁體、電樞繞組和軸，其特征在于：

所述無刷直流電機為內(nèi)轉子結構，轉子鐵心固定在軸上，轉子鐵心上有11k個均布的凸形轉子極，k為正整數(shù)；

所述定子鐵心有12k個凸形的定子極，12k個定子極分為6k對平行定子極，一對平行定子極上的兩個定子極的中心線互相平行；

一對平行定子極的兩個定子極之間有電樞槽，相鄰兩對平行定子極之間有勵磁槽，所述勵磁槽槽深大于電樞槽；

所述勵磁槽在槽的底部有沿圓周方向凹進的凹陷，即一對平行定子極根部寬度小于極端的寬度；

每對平行定子極上繞有勵磁繞組，相鄰勵磁繞組的繞制方向相反；勵磁繞組位于勵磁槽的底部；

每個定子極上都繞有集中式的電樞繞組，相鄰電樞繞組的繞制方向相反；電樞繞組位于勵磁槽和電樞槽的槽口。

如上所述的一種電動車無刷直流電機，其特征在于：每一對平行定子極的兩個定子極的軛部嵌有切向充磁的永磁體；相鄰永磁體的充磁方向相反；所述永磁體在徑向的長度小于一對平行定子極定子軛部的厚度。

如上所述的一種電動車無刷直流電機，其特征在于：轉子極為斜極結構。

如上所述的一種電動車無刷直流電機，其特征在于：沿圓周方向每三個相鄰的電樞繞組串聯(lián)，所有3k個電樞繞組串聯(lián)組成一相電樞繞組。

根據(jù)以上的技術方案，相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下的有益效果：

1.四相電機在任意時刻會有四相電感、電動勢都在呈正弦變化，可以有效減小換向轉矩脈動；

2.相對于傳統(tǒng)的三相磁阻電機來說，本發(fā)明的雙凸極電機的四相定子繞組可以同時工作，在兩相導通的同時給另外兩相換相，具備更高的容錯運行能力和可靠性；

3.勵磁繞組和電樞繞組可以通過絕緣紙互相隔離，避免了故障的傳播；

4.本發(fā)明的電勵磁磁鏈和永磁磁鏈路徑各不一致，可各自調(diào)節(jié)磁場，具有很高的靈活性；

5.在出現(xiàn)電勵磁故障的情況下永磁可以持續(xù)出力，在永磁失磁時，電勵磁也可以繼續(xù)工作。

應當指出的是：本發(fā)明的極數(shù)并不是一個有限數(shù)值內(nèi)的選取問題，而是對傳統(tǒng)設計理念禁錮的一種突破，克服了傳統(tǒng)雙凸極電機極數(shù)方面的技術偏見。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種電動車無刷直流電機結構示意圖；其中：1、定子鐵心；2、轉子鐵心；3、軸；4、電樞繞組；5、勵磁繞組；6、永磁體。

圖2是本發(fā)明一種電動車無刷直流電機充磁方向示意圖；其中：1、定子鐵心；2、轉子鐵心；3、軸；4、電樞繞組；5、勵磁繞組；6、永磁體。

圖3是一種電動車無刷直流電機各線圈矢量星形圖。

圖4是一種電動車無刷直流電機各相繞組矢量星形圖。

圖5是一種電動車無刷直流電機四相感應電勢圖。

具體實施方式

附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實施例的結構示意圖；以下將結合附圖詳細地說明本發(fā)明的技術方案。

圖1是本發(fā)明一種電動車無刷直流電機結構示意圖。所述電動車無刷直流電機包括定子鐵心(1)、轉子鐵心(2)、勵磁繞組(5)、永磁體(6)、電樞繞組(4)和軸(3)，為內(nèi)轉子結構，轉子鐵心(2)固定在軸(3)上，轉子鐵心(2)上有11k個均布的凸形轉子極，k為正整數(shù)。在本實施例中，k=1。

所述定子鐵心(1)有12k個凸形的定子極，12k個定子極分為6k對平行定子極，一對平行定子極上的兩個定子極的中心線互相平行。

一對平行定子極的兩個定子極之間有電樞槽，相鄰兩對平行定子極之間有勵磁槽，所述勵磁槽槽深大于電樞槽。所述勵磁槽在槽的底部有沿圓周方向凹進的凹陷，即一對平行定子極根部寬度小于極端的寬度。每對平行定子極上繞有勵磁繞組(5)，相鄰勵磁繞組(5)的繞制方向相反；勵磁繞組(5)位于勵磁槽的底部。每個定子極上都繞有集中式的電樞繞組(4)，相鄰電樞繞組的繞制方向相反；電樞繞組(4)位于勵磁槽和電樞槽的槽口。

轉子極為斜極結構。

圖2是本發(fā)明一種電動車無刷直流電機充磁方向示意圖，每一對平行定子極的兩個定子極的軛部嵌有切向充磁的永磁體(6)；相鄰永磁體(6)的充磁方向相反；所述永磁體(6)在徑向的長度小于一對平行定子極定子軛部的厚度。

圖3是一種電動車無刷直流電機各線圈矢量星形圖。圖4是一種電動車無刷直流電機各相繞組矢量星形圖。沿圓周方向每三個相鄰的電樞繞組(4)串聯(lián)，所有3k個電樞繞組(4)串聯(lián)組成一相電樞繞組(4)。

圖5是一種電動車無刷直流電機四相感應電勢圖?？梢钥闯龈飨嗬@組互相間隔90°電角度，而且各相感應電勢呈正弦狀。

其工作原理為：

在本電機勵磁繞組(5)上通有電流或永磁體(6)充磁時，此時在電機內(nèi)部會建立起磁場，產(chǎn)生的磁通將經(jīng)過各相的定子軛部、定子齒部、空氣隙、轉子齒部、轉子軛部形成閉合回路。

電機既可以作為發(fā)電機運行，又可以作為電動機運行，當電機以電動機方式運行時可以根據(jù)傳感器檢測到的位置信號，使用控制器對變換器進行控制。當某相定子極與轉子極嚙合時，給該相通以正向電流；當某相定子極與轉子極脫離時，給該相通以負向電流，電機即可對外輸出轉矩。

通過圖3所示的一種電動車無刷直流電機各線圈矢量星形圖，可以看出電機各相反電勢互相間隔90°電角度，而且本電機任意一相都可以全周期導通工作，即本電機可以四相同時通電運行，因此具有較高的容錯能力。

電機發(fā)電運行時，原動機帶動本電機按一定方向旋轉，四相電樞繞組(4)匝鏈的磁鏈隨著轉子位置改變而變化，從而產(chǎn)生四相交變的感應電勢。當其作為直流發(fā)電機時，用外接的變換器或整流橋整流輸出直流電能供給各種電氣負載或向蓄電池充電。