[实用新型]一种永磁磁阻型轮毂电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁磁阻型电机，特别是一种可适用于电动自行车或电动摩托车的永磁磁阻型外转子轮毂电机。

背景技术

永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高且结构简单，是很好的节能电机，常被作为驱动电动自行车的电机首选。

2012年中国电动自行车保有量达到1.4亿辆，并且每年以3000万辆左右的规模增长。普通电动自行车主要使用外转子无刷直流轮毂电机，采用表贴式隐极结构，如专利号为ZL200820082308.5的中国实用新型专利《电动车轮毂电机》所公开的转子结构，这类隐极电机转矩来源于电磁转矩，因而需要使用大量稀土永磁磁钢，该专利所需磁钢以N极、S极极性交替紧密贴放，实际上两种磁钢紧密贴放的相邻区域磁力线直接连通，没有耦合至转子，并且无刷电机实现的是120°导通模式，因此磁钢紧密贴放的形式是一种浪费，但是磁钢贴装生产工艺简单。又如专利号为201020049324.1的中国实用新型《电动车电机转子间贴式磁钢圈》公开了这样一种结构，该专利将转子磁钢做窄，两种极性的磁钢留有间隙，并提出用凸台控制磁钢的安装，虽然减少了磁钢的用量，但是无法利用磁阻转矩实现电机驱动。

另有，申请号为201110061396.7的中国发明申请《电动车电机》公开了一种电动车无刷电机减少磁钢用量的方法，将磁钢的数目减少一半，只安装同极性的磁钢，间隔以凸极导磁凸体，宣称可以大量减少磁钢用量，但是该方法指明是用于无刷电机，无刷电机工作需要一定的磁通，气隙磁通密度要满足产生转矩的要求，永磁磁钢作为激励源，只采用一种极性的磁钢，该磁钢必然要加厚加宽，实际节省用量的效果不一定会超出前者；其次，该专利电机的磁路不再对称，有产生磁阻转矩的能力，但该专利中并没有提及磁阻转矩的利用（必须要通过合适的控制方法实现，如FOC控制策略）的问题；此外，该专利存在的另一个问题是，导磁凸极采用矩形结构，其形状对转矩的影响较大，当转子凸极与定子齿顶作相对运动移入移出时，会产生较大的转矩脉动及定位力矩，造成换相转矩脉动噪音大，转子表面易损耗，影响其在电动车上应用的效果。

目前，电动车电机仍是采用无刷直流电机及相关的控制方式，这种方式根据霍尔位置检测器获知转子位置，对三相绕组进行轮流换相导通，控制方法简单，但存在换相转矩脉动噪音较大，及转子表面损耗较大等缺点。以FOC、DTC等控制方案为代表的算法，实现了正弦波驱动控制，电机磁场由无刷直流的步进方式改变为连续平稳运转方式，转动平稳、效率高，可很好利用电机磁阻转矩，增加出力或减少磁钢用量，已被认为使电动自行车驱动控制发展方向，但是，这类高性能控制对转子位置的检测精度要求较高，在电动自行车上安装编码器检测位置，因成本问题显得不现实，不能为市场接受。另外，带有凸极性的永磁电机可方便地实施无位置传感器控制技术，省去位置检测元件，降低了系统成本并增加可靠性，但是，由于无位置传感器控制技术一般针对正弦波驱动的永磁同步电机，对电机电感有一定要求，不经优化的凸极式无刷直流电机难以应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能有效提高磁阻转矩、减少磁钢用量且保证电机运行平稳的永磁磁阻型轮毂电机。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种永磁磁阻型轮毂电机，包括外转子和内定子，其中，所述的内定子上设置有三相绕组，所述外转子沿周向均布设置有磁钢，其特征在于：所述外转子的内圆周面成型有间隔设置的凹槽，所述磁钢嵌设于所述凹槽内，所述磁钢截面呈矩形，所有所述磁钢面向所述内定子的极性相同；相邻的所述凹槽之间形成有导磁凸极，所述导磁凸极和所述磁钢为间隔交替设置，其中，所述导磁凸极面向所述内定子一侧端的截面曲线呈外凸的弧形；并且，所述外转子的槽数和磁极数采用近槽配合方式。

所谓近槽配合，是指电机外转子的磁极数与槽数相近的一种分数槽电机的极槽配合形式，采用近槽配合，并配合单极性的磁钢加弧形导磁凸极的结构，有助于电机产生可利用的磁阻转矩，从而达到减少磁钢用量的目的。

由于目前的无刷电机多为采用三相逆变供电的三相电机，故槽数应以3的整数倍为佳，如为9槽/8极、15槽/16极等等，作为优选，所述的近槽配合为以下两种方式之一：①、以9槽/8极为基本单元的正整数倍；②、以9槽/10极为基本单元的正整数倍。