[发明专利]一种多相磁场正交永磁无刷直流电机及其驱动装置

说明书

本发明公开的多相磁场正交的永磁无刷直流电机，由定子和转子构成，转子由转轴、转子铁心和永磁体组成，定子由定子铁心和绕组组成，其特征在于，设定定子铁心的槽数为Z，极对数p，将相距为整数倍极距(τ＝Z/2p)槽归为一相，则电机总相数为m＝Z/2p，每相包含的槽数为2p。本发明还公开了用以驱动该多相磁场正交的永磁无刷直流电机的驱动装置。本发明的核心思想是以定转子磁场正交为目的，通过对定子绕组的创新改进和驱动控制器的创新发明，使其产生的定子磁动势与转子磁场保持同步并正交，产生最大电磁转矩，从而克服现有永磁无刷直流电机转矩密度低的缺陷。

技术领域

本发明涉及永磁无刷直流电机技术领域，特别涉及一种多相磁场正交永磁无刷直流电机及其驱动装置。

背景技术

目前，永磁无刷直流电机采用三相对称绕组和60度导通的供电方式，在1/6个电周期内，定子磁动势保持静止，转子磁动势旋转，这样难以保证定、转子磁动势正交，因此不能产生最大的电磁转矩，且每个时刻电机只有2/3绕组通电，绕组利用率低，导致电机的转矩密度低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有永磁无刷直流电机难以保证定、转子磁动势正交，因此不能产生最大的电磁转矩，且每个时刻电机只有2/3绕组通电，绕组利用率低，导致电机的转矩密度低的技术问题而提供一种多相磁场正交的永磁无刷直流电机。

本发明所要解决的技术问题之二提供一种用以驱动上述多相磁场正交的永磁无刷直流电机的驱动装置，其使得该多相磁场正交的永磁无刷直流电机的定、转子磁动势同步旋转并且保持正交，且利用电机全部绕组，从而产生最大电磁转矩。

作为本发明第一方面的多相磁场正交的永磁无刷直流电机，由定子和转子构成，转子由转轴、转子铁心和永磁体组成，定子由定子铁心和绕组组成，其特征在于，设定定子铁心的槽数为Z，极对数p，将相距为整数倍极距(τ＝Z/2p)槽归为一相，则电机总相数为m＝Z/2p，每相包含的槽数为2p。

在本发明的一个优选实施例中，所述绕组为单层绕组，则相距为一个极距的槽内导体构成一个线圈，同一相内的线圈相互并联。

作为本发明第二方面的用以驱动上述多相磁场正交的永磁无刷直流电机的驱动装置，其特征在于，由若干个可逆变换器组成，每个可逆变换器由4个功率器件构成，其中每两个功率器件串联为一组构成一串联组，然后再将两个串联组并联形成一可逆变换器，所述可逆变换器的个数与被驱动的多相磁场正交的永磁无刷直流电机的相数相同，所述多相磁场正交的永磁无刷直流电机每相绕组与一个可逆变换器连接；所有的可逆变换器都并联在一个直流电源上。

在本发明的一个优选实施例中，所述功率器件为IGBT或者场效应管。

本发明的核心思想是以定转子磁场正交为目的，通过对定子绕组的创新改进和驱动控制器的创新发明，使其产生的定子磁动势与转子磁场保持同步并正交，产生最大电磁转矩，从而克服现有永磁无刷直流电机转矩密度低的缺陷。

附图说明

图1为本发明多相磁场正交的永磁无刷直流电机一种实施方式的分相原理示意图。

图2为本发明多相磁场正交的永磁无刷直流电机一种实施方式的绕组展开示意图。

图3为本发明一种驱动多相磁场正交的永磁无刷直流电机的电原理示意图。

图4a至图5c为本发明多相磁场正交的永磁无刷直流电机工作过程示意图。

具体实施方式

本发明多相磁场正交永磁无刷电机由定子和转子构成，转子由转轴、转子铁心和永磁体组成，与一般的无刷直流电机转子相同；定子由定子铁心和绕组组成，本发明提出了一种新型多相绕组结构，具体方案如下：

(1)分相