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《中小型电机》2004,31(5)新的电动车用两相永磁无刷轮毂电动机的研究17

新的电动车用两相永磁无刷
轮毂电动机的研究

葛英辉1,2,严迪群2,倪光正1
(1.浙江大学,浙江杭州310027;2.宁波大学,浙江宁波315211)

摘要本文设计了一种新的用于电动车的两相永磁无刷轮毂电动机,其结
葛英辉1971年4月
构简单,最大输出转矩高于传统三相无刷电动机,同时克服了传统两相无刷电动
生,1996年毕业于西安
机的缺点。本文对电机系统性能进行了仿真,并实现了基于AT89C51控制系理工大学电力电子技术
统。样机的仿真结果和实验测试的一致性验证了电机系统设计的正确性和实用专业,硕士学位,讲师,
性。现在浙江大学攻读博士
关键词电动车轮毂电机两相永磁无刷电动机设计学位。研究方向为电动
汽车用电机及其控制技
术。
StudyonNew22phasePermanentMagnet
BrushlessIn2wheelMotorUsedforEV

GeYinghui1,2,YanDiqun2,NiGuangzheng1
(1.Zhejianguniversity2.NingboUniversity)

Abstract:Anew22phasePMBLDCmotorforelectricvehicle(EV)isdeveloped.
ThecomputersimulationbasedonSIMULINKisconductedforevaluatingtheperformanc2
esofthemotorsystem.Acontrolsystemofthismotorisalsodesigned.Thenumericalre2
sultsshowgoodagreementswiththeexperimentalones.Allthesevalidatetheengineering
applicationsoftheproposedmotorsystem.
Keywords:ElectricvehicleIn2wheelmotorTwo2phasePMBLDCmotorDe2
sign

的价格又较便宜,因此系统整体的成本也降低了。
1前言
本文对整个电机系统进行了基于MATLABP
永磁无刷电动机(PMBLDCMotor)是近年来发SIMULINK的仿真,并设计了基于AT89C51的控制
展很快的一种高性能电机,得到了广泛的应用。系统。仿真结果同实验结果一致,证实了电机及
但至今大多数电动自行车产品仍选用有刷直流电其控制系统设计的合理性和实用性,能够满足电
机,主要原因是①有刷直流电机的最大输出转矩动自行车实用的需要。
和过载能力优于永磁无刷电动机。由于电动自行
2新的两相永磁无刷电动机
车上多为轮毂电机,允许的体积和重量有限,所以
这一特点尤为重要;②有刷直流电机的控制简单,2.1传统的永磁无刷电动机
系统成本低。三相永磁无刷电动机的三相电动势(emf)是
本文研制了一种新的用于电动自行车的两相互差120°电角度的梯形波。例如,当A相、B相导
永磁无刷轮毂电动机。其结构简单,最大输出转通时,输出转矩及最大转矩分别为

矩高于三相无刷电动机,克服了传统两相无刷电Im
TM=[ea(t)-eb(t)](1)
动机的缺点,其主电路所需功率管数量只有传统ω
两相无刷电动机的一半,同时,耐压低的MOSFET
18新的电动车用两相永磁无刷轮毂电动机的研究《中小型电机》2004,31(5)

3结构,空间位置对称;
T=EI(2)
Mmaxωmm表1两相工作时序表

式中ea(t),eb(t)———A相、B相的emf状态绕组转子位置状态绕组转子位置

Im———相电流的峰值
A+A-
Em———相emf的峰值S1S4
B+B-
在同等功率条件下,三相无刷电动机和有刷
直流电机的最大转矩比值为3P3=0.577[2]。
通常,传统的两相永磁无刷电动机大多是内
A+A-
转子结构,采用两个位置传感器放在定子上来检S2S5
B+B-
测转子的位置,每一时刻只有一相绕组通电,两相

绕组的通电顺序依次为IB+→IA+→IB-→IA-→

IB+。这种电机有以下缺点:
A-A+
(1)起动时如果转子轴线位于两相定子绕组S3S6
B+B-
之间,电机将无法起动,即存在起动死区;
(2)每一时刻只有一半的绕组导通。与同功
率的有刷直流电机相比,最大输出转矩下降一半。
2.2新的两相无刷电动机的设计
新的两相无刷电动机的结构如图1所示。采
用外转子结构,转子由Nd2Fe2B永磁材料组成,其
表面磁感应强度高,结构简单。定子包括定子铁
心,电枢绕组、霍尔位置传感器等。两相绕组空间
正交排列,末端连到公共地端,正负电源供电。采
用三个位置传感器,位置示意图如