汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机，属于汽车转向部件技术领域。该电动机由定子、端盖、转子、信号磁环和传感器组成，转子的永磁体沿轴向倾斜预定角度；永磁体的宽度方向两侧面相互平行，并关于其几何中心对称；永磁体的磁化方向为平行于轴向截面对称轴的平行磁化。此外还采用高长径比的定子、转子结构，定子铁芯错片、无铆钉固定、转子斜磁和平行侧面结构，以及分布式短节距绕组、无接触式双通道双磁环霍尔元件传感器，因此达到功比高、速比高、齿槽谐波力矩波动低，电磁谐波力矩波动低、转动惯量低的技术目标，可以符合高精度Ｅ．Ｐ．Ｓ无刷电动助力转向系统的需要，满足整车经济性、机动性、舒适性的要求。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种永磁无刷直流电动机，尤其是一种汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机，属于汽车转向部件

技术介绍
近年来，为使汽车的经济性、动力性和舒适性得到提高，不少汽车逐渐采用了电动助力转向系统(E.P.S)，从而使E.P.S电动助力转向系统得到快速发展和广泛应用。据申请人了解，通用型永磁无刷直流电动机侧重于驱动性指标，而对E.P.S控制性指标达不到要求，普遍存在着转动惯量大、齿槽力矩和电磁力矩波动大、功比小、速比小等不足，不能直接用于E.P.S系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于针对通用型永磁无刷直流电动机存在的不足，提供一种电磁谐波力矩波动低的汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机——E.P.S永磁无刷直流电动机。在此基础上，该汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机应当功比高、速比高、转动惯量低、齿槽谐波力矩波动低。本技术的汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机由定子、与定子固定连接的端盖、支撑在定子与端盖内的转子，以及固定在转子伸出端的信号磁环和固定在端盖上的位置传感器组成，其特征在于所述转子的永磁体(俗称磁瓦)沿轴向倾斜预定角度；所述永磁体的宽度方向两侧面相互平行，并关于其几何中心对称；所述永磁体的磁化方向为平行于轴向截面对称轴的平行磁化。这样有利于降低电磁谐波力矩波动、提高功比、速比。实际制造时，每片转子永磁体沿轴向倾斜一定角度——与轴向成等同一个槽距距离的角度8°-13.2°。以上技术方案进一步的改进是定子由定子机壳、固定在定子机壳内的定子铁芯、缠绕在定子铁芯上的定子绕组、由定子绕组引出的相位线插片构成，所述定子铁芯分段叠片，并顺次旋转计定角度，所述计定角度等于360除以定子槽数或者360与定子槽数的公约数。这样，可以减小铁芯磁导各向异性引起的齿槽谐波力矩波动。定子由铁芯冲片，分段错片方式，无铆钉结构固定在一起，其铁芯槽内嵌有分布式、短节矩的绕组，浸漆烘烤后形成。转子由转轴、转子铁芯冲片分段错片叠在一起，转子铁芯表面粘有经过齿槽匹配的斜磁且侧面平行的永磁体，其外部套装非导磁铝罩组成。且转子长径比大于1。传感器采用双通道双磁环传感器(具体为无接触式双通道双磁环霍尔元件传感器)，内环极对数与外环极对数之比为1∶6，这样可以提高无刷电机的控制精度且可与控制线路耦合，减少电流奇次谐波引起的力矩扰动。双通道双磁环结构使该电机最高速比达到6000。概言之，本技术通过上述结构性特征，达到功比高、速比高、齿槽谐波力矩波动低，电磁谐波力矩波动低、转动惯量低的技术目标，可以符合高精度E.P.S无刷电动助力转向系统的需要，满足整车经济性、机动性、舒适性的要求。以下结合附图对本技术作进一步的说明。附图说明图1为本技术一个实施例的结构示意图。其中100-定子总成；100a定子铁芯；100b定子绕组；100c相位线插片；100d-定子机壳；101-定子冲片；200-转子总成；200a-转子铁芯；200b-转子轴；200c-转子永磁体；201-转子冲片；300-电机端盖；400-双通道信号磁环；500-双通道位置传感器。图2为定子铁芯分段错片无铆钉结构磁性等效各向同性示意图，图中箭头为等效磁导方向。图3和图4分别为图1实施例LA、LB段各段定子铁芯的硅钢片磁导方向，图中箭头为磁导方向。图5为图1实施例的转子截面结构示意图。其中200-转子总成；200a-转子铁芯；200b-转子轴；200c-转子永磁体；201-转子冲片。图6为图1实施例的转子永磁体斜磁示意图。200c1-永磁体平行侧面。图7为图1实施例的转子铁芯分段错片结构磁性等效各向同性示意图，图中箭头为等效磁导方向。图8为图1实施例的双磁环传感器结构示意图。其中400a-双通道信号磁环外环；400b-双通道信号磁环内环。具体实施方式实施例一本实施例的汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机基本结构如图1所示，包括定子总成100、转子总成200、电机端盖300、双通道信号磁环400、双通道位置传感器500组成。定子总成100与电机端盖300固定连接，转子总成200支撑在前述定子与端盖内，双通道信号磁环400固定在转子总成200伸出端，双通道位置传感器500固定在端盖上。定子总成100由定子铁芯100a、定子绕组100b、相位线插片100c、定子机壳100d、绕组绝缘片等组成。定子铁芯固定在定子机壳内，定子绕组缠绕在定子铁芯上，定子绕组引出相位线插片。定子铁芯100a如图2～4所示，其各段叠片(硅钢片)顺次旋转一个角度β，以达到减小铁芯磁导各向异性引起的齿槽谐波力矩波动的目的。具体而言，由于冷轧硅钢片冲片磁导的各向异性，为使定子铁芯100a总体呈磁性各向同性，克服因磁性各向异性的硅钢片相叠而成的定子100造成磁力矩波动的问题，如图3和图4所示意，将铁芯100a分为LA、LB------n段，各段硅钢片沿轴旋转方向在360度范围中依次递增扭转一角度β，再作固定相叠，使铁芯100a各段硅钢片有不同的磁导方向，合成为整体各向同性，解决单片冷轧硅钢片磁性各向异性的问题，来克服因硅钢片各向异性相叠而成的定子齿槽谐波力矩波动问题。本实施例采用β角为40度，铁芯100a分段数n为9段。如图5所示，转子总成200由通过转子铁芯200a中心的转轴200b、固定在转轴上的转子铁芯200a、包覆在转子铁芯外的转子永磁体200c组成。转轴200b轴伸出端固定传递转子位置的双通道的信号磁盘。如图5所示，转子永磁体200c均匀地粘接在转子铁芯上。本实施例转子永磁体采用的是如图6示意的沿轴向倾斜一预定角度的永磁体，其宽度方向两侧面200c1相互平行，且此两侧面关于其几何中心A对称；永磁体的磁化方向为平行于轴向截面的对称轴的平行磁化(图5中箭头方向)。采用侧面平行的永磁体相比较其他结构的永磁体(如侧面对轴心径向型和面包型)具有以下方面的优点侧面平行的永磁体外部磁体表面要比内部的角度要小，便于模具成型和节省材料，降低了制造成本；具有相对最低的电动机线到线的反电动势的5st、7st谐波分量的幅值，使气隙磁势更接近正弦曲线分布。如图6所示，本实施例的转子永磁体200c采用斜极结构，即每片转子永磁铁体倾斜覆盖在转子铁芯表面，与轴向成角度α，一般接近等同一个槽距的距离，确定在8°-13.2°之间。这样有助于抑制静态齿槽反应产生的转矩波动。如图7所示，转子铁芯200a类似与定子铁芯，同样其各段叠片(硅钢片)顺次旋转一个角度β，以达到减小铁芯磁导各向异性引起的齿槽谐波力矩脉波动。如图8所示，双通道双磁环传感器，内环极对数与外环极对数之比为1∶6。本实施例的调速比可达到6000，可以提高无刷电机的控制精度且可与控制线路耦合，减少电流奇次谐波引起的力矩扰动。本实施例采用高长径比的定子、转子结构，以降低转子转动惯量；采用定子铁芯错片，无铆钉固定，转子斜磁和平行侧面结构，以降低齿槽谐波力矩波动；采用分布式短节距绕组，抑制奇次谐波力矩的波动；采用无接触式双通道双磁环霍尔元件传感器，提高控制精度和调速比，并减小电流奇次谐波引起的力矩波动。除上述实施例外，本技术还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本技术要求的保护范围。权利要求1.一种汽车电动助力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车电动助力转向永磁无刷直流电动机，由定子、与定子固定连接的端盖、支撑在定子与端盖内的转子，以及固定在转子伸出端的信号磁环和固定在端盖的位置传感器组成，其特征在于：所述转子的永磁体沿轴向倾斜预定角度；所述永磁体的宽度方向两侧面相互平行，并关于其几何中心对称；所述永磁体的磁化方向为平行于轴向截面的对称轴的平行磁化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦长华，刘玉泰，巢勇军，徐志刚，
申请(专利权)人：江苏超力电器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]