[讨论]无刷无传感器串激式偏磁电动汽车轮毂电机技术

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“偏磁式电机”简介

利用傅里叶级数原理将磁阻电机原有的脉冲直流驱动绕组一分为二，分为直流、交流两部分，分别用直流偏磁与交流驱动取而代之，称之为偏磁式磁阻电机。若用永磁取代直流绕组，就是永磁式偏磁电机。从另一角度理解，偏磁电机等效于将转子磁场搬到定子上去的同步电机，也可称偏磁式同步电机。

一、研发背景
磁阻（又称反应）式电机，按前些年的技术，都以为其效率低、脉振大、噪音高、适用面窄，仅用于步进电机领域。20世纪中期，美国人发明了一种混合式步进电机， 80年代中期，我国哈尔滨工业大学，中科院电工所等单位，引进混合式电机替代国产旧式磁阻步进电机。近几十年来，由于功率开关电子技术发展，美、英等国研究并开发了开关磁阻电机系统（由电子开关、位置检测、磁阻电机共同组成），效率高达90%以上，性价比高于一般电机系统。我国80年代后期，在华中理工大学等院校、科研机构推动下，派人到英国考查并引进开关磁阻电机系统，作为全国星火计划95期间的重点攻关项目。全国各科研院所都投入大量人力物力进行研究，至今各有关电机杂志每期仍有20%左右有关磁阻电机方面的文章。90年代初，美国一教授又发明了一种新型磁阻电机，叫永磁双凸极磁阻电机（PMSRM），国内一些大学院、校，科研院、所最近也开始研究、重视这项新技术，涌现大量论文。

二、技术特色
本人发明的偏磁电机系列与美国人发明的混合式磁阻电机、永磁双凸极磁阻电机，用偏磁理论分析，都属于偏磁电机范畴，是偏磁电机大家族中的几条分支而已。相比之下，美国人发明的混合式电机结构较复杂，永磁双凸极磁阻电机磁极分布不对称，谐波成份大，制造工艺上还待完善；而我发明的偏磁电机中大部分结构的磁极分布对称，采用我在该领域独创的多跨或分布式绕组，安匝数还可再减半，驱动功率更省，性价比更高；而且偏磁电机不受功率限制，小可至毫瓦，大可超兆瓦。因此偏磁电机技术不仅用于磁阻步进电机升级，更适用于开关磁阻电机换代。

与异步电机变频调速系统相比：偏磁电机转子结构简单，平均气隙磁密较高，驱动电路不必负担转子激磁能量，不要采用复杂的矢量变换技术等。因此偏磁电机系统的成本仅是同功率异步电机变频调速系统的1/2-1/4倍，有极广阔的应用市场。

三、样机实例
根据偏磁式磁阻电机原理制作了几台样机，都达到较满意的效果。

一台是110BF-003型反应式步进电机改装绕组后构成的偏磁电机，通入三相交流电实测比较，驱动相电流降低至原来一半，同样转速时，相电压也仅是原来一半 (与传统单、双拍方式相比驱动功率降为原来1/3-1/6) ，输出力矩增加20%左右（消除三次谐波引至），脉振减小（可直接拆除原有的加速度阻尼器），噪音明显下降。改装反应式步进电机达到了混合式步进电机同样指标，二者价格差2-3倍。

另一台样机是用于电动自行车的无刷轮毂电机。为便于比较，采用与原180w最大力矩10牛顿米的永磁直流电机一样的铁芯尺寸与外壳尺寸。新电机用串激式偏磁，省去了价格昂贵的永磁材料，简化了结构，还减少了铜线消耗量，造价仅为原永磁电机一半，最大启动力矩达20牛顿米。目前这种电机售价约300-330元人民币，我计算的成本（机加工全部包出去外协制作）仅170元。
第三种是一种专用外转子调速电机，转速范围从0到6000转/分，比较的对象是滑差式异步调速电机（高速仅2800）系统与增速皮带传动机构。现有400W左右该调速电机系统，市场价约800多元。专用新型偏磁电机造价约100元左右，配用电动车用500W驱动控制器，市场价格约200元左右，再配个电源变压器及整流电路（为了将就使用电动车驱动器），成本约100元，总价仅400元。体积、能耗也降低数倍。

若将比较范围扩展到异步电机变频调速领域，性价比更是惊人。用于替代1.5KW、4极异步变频调速电机的定、转子12- 8齿偏磁电机，矽钢片叠厚可减至原来一半。现有小功率变频器因为异步机必须采用矢量变换技术，要求计算机速度、位数较高，内存容量大，接口功能多，变频器价格无法低于千元人民币。而偏磁电机系统，仅需10来元一片的8051芯片构成简易正弦细分电流控制就行了，因此我设计的2KW以内的变频器成本不超过200元（采用传感器无刷方案不用单片机直接斩波驱动成本更低）。将其应用于洗衣机、冰箱、空调上，有很大实用价值。

就算应用于大型电机（如火车头、轧钢机、空压机站等）方面，由于偏磁电机不打滑，无涡流，因此效率高，成本更低。中国的电动汽车工业已开始启动，而偏磁电机与汽车将达到最佳配合，串激方式的无刷驱动方案具有低速大力矩，高速恒功率的良好机械特性，而且启动电流小，过载不烧电机。

四、应用范畴
偏磁电机可用于电动机，也可用作发电机。偏磁电机调速范围大，可作控制电机，也可作动力电机；可作微型电机，也可制成超大型电机。按其制造精度等级不同，可作精密控制电机，也可作廉价的家用电器主驱动电机。

偏磁电机具体应用为：步进电机、伺服电机、机床主轴调速电机，微型音响类电机，打印机、传真机、电脑软、硬盘主电机，家用高速磨浆机、榨汁机、切碎机、搅拌机、电动工具主电机，电风扇、洗衣机、空调、冰箱变频调速电机，开关磁阻电机、无刷直流电机，电动火车、汽车、自行车、摩托车动力电机，升降机、电梯主电机，大型采矿、轧钢、锻压主电机，移动式小型发电机，飞机中频发电机，电火花加工机床、感应电炉中频发电机，低速同步电机等。军事上，用作潜艇驱动，飞弹导向驱动，雷达天线驱动，舰艇火炮伺服，导航陀螺等，具有高效、简单、可靠、体积小的特点。
五、诚征合作
该技术已申请4项中国专利，内容复盖除混合式与双凸极之外的偏磁电机几乎全部可能型式。现征求国际专利合作者，直接转让国际专利申请权与中国现有4项正在审批中的偏磁电机专利所有权。有兴趣者请联络、洽谈、出价。若愿意以其他形式合作者，也欢迎来函探讨。谢谢！
朱正风， 福建省建阳市立医院7座131室  354200 ， 0599-5629295 ， zhengfzhu@hotmail.com

白杨

感谢网友对我论坛的宣传。欢迎光临！

waiter

各位大虾,本人急需无位置传感器三相无刷电机机控制器技术,还大家支持,必有重谢!

xiaoyu666

没见过