[发明专利]全磁极多相驱动无刷电机和驱动器电路

说明书

本发明提供全磁极多相驱动无刷电机和驱动器电路，与传统的无刷电机线圈绕组往往跨电枢齿绕制不同，本发明的全磁极逐相驱动无刷电机和驱动器电路，定子线圈的绕制方式是同一相绕组的线圈是在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制和驱动电路在每次驱动时给至少二相绕组通电驱动，在提高电机功率的同时又避免了传统的无刷电机中有一定数量的电枢齿受到一组绕组产生南极而同时又被另一组绕组产生北极使电能利用效率降低的弊端，并在每一时刻精确驱动多相电机绕组，提高了绕组线圈的利用率和提高了电能的驱动功率。在每次驱动时对磁性转子的全部南极和北极都同时进行驱动并由此而使得转子的转矩和功率增加，采用不同的调速方法使之具有转速大范围保持大转距的特点并同时实现了高的电能驱动效率和功率。

本发明公开了全磁极多相驱动无刷电机和驱动器电路，包括无刷电机和无刷电机驱动器电路。

技术领域

本发明涉及无刷电机和无刷电机驱动器电路技术领域。

背景技术：

无刷电机由电机主体和驱动电路组成，是一种典型的机电一体化产品。

在新能源电动汽车中广泛采用无刷电机，它的效率直接影响电动汽车的单次充电后的巡航里程，如何提高无刷电机的效率成为极为关键的因素。而提高无刷电机的功率也是使用中极为重要的因素，高效的电能驱动才能带来高效的能量转换从而带来更长的续航里程和节约能源，而提高无刷电机的功率也是重要的需求。在传统的无刷电机中，大量采用绕组线圈跨电枢齿的绕制方式，如三相绕组的无刷电机大部分是按跨过二个电枢齿绕制的，为了提高输出功率和绕组线圈利用率几乎都是延用三相交流电机的星型接法和三角接法，其每次通电都至少流过二相线圈，但因这二相线圈安装的物理位置的不同，当二组线圈同时通电驱动时在各个电枢齿产生的磁性往往都是按“。。。南南无北北无南南无。。。”的磁极分布，这之中的“无”实际上是一组绕组在该电枢齿产生南极，而同时另一组绕组在该电枢齿产生北极相互抵消所致，该部分电能实际上是浪费了，使得效能下降。

由上述可以看到，为提高无刷电机的效率和性能就必须对绕组的绕制和驱动进行改进，提高驱动效率以实现最佳的动力输出，从而提高新能源电动汽车的巡航里程，并且提高无刷电机的转矩和电机的轻量化也是极为关键的技术和国家对无刷电机的要求。

发明内容

在本发明的无刷电机中，无刷电机绕组的定子线圈的绕制方式是在单个电枢齿的相邻二个齿槽间绕制并对转子的南极和北极都同时进行驱动，增大了转矩，每一个驱动时刻驱动多相绕组增大了驱动功率提高了绕组线圈利用率，故命名为全磁极多相驱动无刷电机和驱动器电路。并且其PWM脉宽调制可调节使其一直处于高占空比状态，转速的调节由另外的驱动脉冲的频率提供，而不是通常的PWM脉宽调速，PWM脉宽调制脉冲在各个速度上都保持较高的占空比，从而使其具有高效率和转速大范围保持高转距的特点，并可以在速度保持基本不变而转矩可以减小的情况下减小脉宽而进一步节约电能。

本发明的无刷电机绕组的转子在内转子结构时是在绕有线圈的外定子内的径向充有永磁性的圆柱体磁性材料圆柱，该圆柱也可据制造工艺采用在圆柱形导磁体上镶嵌永磁体的方式构成，该圆柱体磁性材料可以是实心的也可以是空心的；在外转子结构时是在绕有线圈的内定子外的径向充有永磁性的圆环状磁性材料圆环，也可据制造工艺采用在圆环形物体上固定永磁体等方式构成。

本发明的无刷电机每一相绕组使用二个磁性位置传感器以识别每一相绕组的二个驱动状态，并采用切换磁性位置传感器的方法实现转向变换，外定子线圈绕制和磁性位置传感器以及转子结构示意图见附图1，图2，图3和图4。

本发明的无刷电机转子驱动方式是对定子线圈多相顺序通电，对三相无刷电机而言在每一个驱动状状态给二相线圈通电，驱动转子转动一个齿位，在下一个驱动状态也是给二相线圈通电，驱动转子又转动一个齿位，如此往复，从而构成转子的旋转，并且每次驱动都驱动转子上的全部南极和北极。