增程式電動車五相永磁電機的製作方法

2023-05-18 08:13:26 2

本發明涉及一種增程式電動車五相永磁電機，屬於汽車電器技術領域。

背景技術：

增程式電動汽車的行駛動力完全由驅動電機提供，因此設計高效可靠的驅動電機對於電動車非常關鍵。驅動電機通常要求能夠頻繁地起動、停車、加減速，低速和爬坡時要求高轉矩，高速運行時要求低轉矩，變速範圍寬，既能工作在基速以下的恆轉矩區，又能運行在高速時的恆功率區，因此驅動電機的可靠運行也是非常重要的。

永磁電機具有高的功率密度、轉矩密度，所以應用在電動汽車上有明顯優勢並已得到推廣。開關磁阻電機結構簡單，堅固耐用，轉子上沒有繞組、磁鋼或滑環，調速範圍寬，適合高速運行，但其最大缺點是轉矩脈動大、噪聲大，需要位置傳感器，系統具有非線性特性。因此，在開關磁阻的定子上增加永磁體形成永磁雙凸極電機，這樣既可以利用永磁電機高效率的優點又可以有效的克服開關磁阻電機的缺陷。

近年來永磁類電機的研究取得了比較大的進展，目前電動車用永磁電機的相關專利主要集中在機主體結構和控制方法上。例如發明專利申請：一種電動車用永磁電機驅動裝置，申請號：201510118055.7，公開了一種電動車用永磁電機驅動裝置，當整車處於正常行駛狀態時，預充電電路閉合，車載充電裝置的開關斷開，車載充電裝置不工作。當永磁電機出現弱磁保護飛車故障，igbt模塊斷開，永磁電機的三相繞組不能形成迴路。當整車處於停車充電狀態時，預充電電路斷開，車載充電裝置的開關閉合，三相繞組的a、b、c端連接在三相電網上，三相電經整流橋整流，再經igbt模塊斬波降壓，電感和電容濾波穩壓後為電池組充電。

另外，還有一些相關的專利，例如發明專利申請：永磁電機，申請號：201610560312.7，該發明轉子可旋轉地設在定子內且定子的齒數為轉子的極對數的三倍，具有成本較低、齒槽轉矩和轉矩脈動小且軸伸端漏磁少的優點。

在此基礎上，發明人對多相雙凸極電機的極數和極弧係數進行了深入的研究，在《中國電機工程學報》2015年第七期發表了「多相電勵磁雙凸極發電機極數與極弧係數研究」的學術論文，指出定子極數和轉子極數之比應為m/(m+1)或m/(m-1)。

作為已有技術，傳統的雙凸極電機具有較大的轉矩脈動，其換向轉矩脈動產生的原理可見《中國電機工程學報》2011年第27期論文「基於半橋變換器的電勵磁雙凸極電機角度優化控制策略」。隨著研究的深入，發明人發現前期提出的技術仍舊存在較大的換向轉矩脈動，因此急需研究一種換向轉矩脈動較小的電動車電機。

基於此，本發明提出一種反電勢為正弦波的電機以減小換向轉矩脈動，同時具備多相繞組以提高系統的可靠性。本發明的技術突破了原有雙凸極電機極數之比應為m/(m+1)或m/(m-1)這一技術偏見，因此具有創造性。

技術實現要素：

所要解決的技術問題：提供一種高容錯、高效率的集中勵磁的增程式電動車五相永磁電機。

為了實現以上功能，本發明採取的技術方案是：

增程式電動車五相永磁電機，包括定子鐵心、永磁體、電樞繞組、轉子鐵心、非導磁圓環、定子隔離塊、軸承和軸，其特徵在於：

所述增程式電動車五相永磁電機為外轉子結構，定子鐵心固定在非導磁圓環上，非導磁圓環固定在軸上；轉子鐵心在軸承的作用下能夠繞軸旋轉，轉子鐵心上固定有電動車的輪轂，用於驅動電動車；

所述轉子鐵心上有9個均布的凸形轉子極；

呈扇形的定子鐵心共有5個，每個定子鐵心上有2個凸形的定子極，所有10個凸形的定子極沿圓周方向均布；

5個定子鐵心之間有定子隔離塊，定子隔離塊不導磁；

任意兩個定子極之間有電樞槽，電樞槽內嵌有電樞繞組；

每個定子鐵心的軛部嵌有永磁體，永磁體沿切向充磁且所有永磁體充磁方向相同；每個定子鐵心靠近非導磁圓環的部位有隔磁橋；

每個定子極上繞有集中式的電樞繞組，相鄰的電樞繞組繞向相反。

如上所述的增程式電動車五相永磁電機，其特徵在於：沿圓周方向每2個相鄰的電樞繞組串聯組成一相電樞繞組，電樞繞組依據相位不同分為五相。

如上所述所述的增程式電動車五相永磁電機，其特徵在於：轉子極為斜極結構。

如上所述的增程式電動車五相永磁電機，其特徵在於：轉子極的極弧係數為0.5。

本發明的有益效果是：

1電機結構簡單，堅固耐用，適合高速運行；

2定子鐵心相互獨立形成隔離的磁鏈，減少了漏磁，保證了電機的可靠性；

3電機具備外轉子，從而減小了傳動環節的能量損失，可以直接驅動電動車運行；

4本發明轉子為凸極結構，轉子上無永磁體，工作可靠；

5電樞繞組皆為集中式繞組，內阻小，效率高。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明增程式電動車五相永磁電機橫剖圖。其中，1、轉子鐵心，2、永磁體，3、定子鐵心，4、非導磁圓環，5、軸，6、電樞繞組，7、定子隔離塊。

圖2是本發明增程式電動車五相永磁電機各線圈矢量星形圖。

圖3是本發明增程式電動車五相永磁電機各相繞組矢量星形圖。

圖4是本發明增程式電動車五相永磁電機充磁方向示意圖。

具體實施方式

本發明提供增程式電動車五相永磁電機，為使本發明的技術方案及效果更加清楚、明確，以及參照附圖並舉實例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

圖1是本發明增程式電動車五相永磁電機橫剖圖。如圖所示，所述增程式電動車五相永磁電機由定子鐵心(3)、永磁體(2)、電樞繞組(6)、轉子鐵心(1)、非導磁圓環(4)、定子隔離塊(7)、軸承和軸(5)組成，外轉子結構。其定子鐵心(3)固定在非導磁圓環(4)上，非導磁圓環(4)固定在軸(5)上，轉子鐵心(1)在軸承的作用下能夠繞軸(5)旋轉，轉子鐵心(1)上固定有電動車的輪轂，用於驅動電動車。

所述轉子鐵心(1)上有9個均布的凸形轉子極，呈扇形的定子鐵心(3)共有5個，每個定子鐵心(3)上有2個凸形的定子極，所有10個凸形的定子極沿圓周方向均布。5個定子鐵心(3)之間有定子隔離塊，定子隔離塊不導磁。任意兩個定子極之間有電樞槽，電樞槽內嵌有電樞繞組(6)。每個定子鐵心(3)的軛部嵌有永磁體(2)，永磁體(2)沿切向充磁且所有永磁體(2)充磁方向相同。每個定子鐵心(3)靠近非導磁圓環(4)的部位有隔磁橋。每個定子極上繞有集中式的電樞繞組(6)，相鄰的電樞繞組(6)繞向相反。

沿圓周方向每2個相鄰的電樞繞組(6)串聯組成一相電樞繞組，電樞繞組(6)依據相位不同分為五相。

轉子極為斜極結構，轉子極的極弧係數為0.5。

圖2是本發明增程式電動車五相永磁電機各線圈矢量星形圖。

圖3是本發明增程式電動車五相永磁電機各相繞組矢量星形圖。沿圓周方向每兩個相鄰的電樞繞組(6)串聯，組成一相電樞繞組。

圖4是本發明增程式電動車五相永磁電機充磁方向示意圖。每個定子鐵心(3)的軛部嵌有永磁體(2)，永磁體(2)沿切向充磁且所有永磁體(2)充磁方向相同。

下面對本發明提出的增程式電動車五相永磁電機進行工作原理的說明。

本發明增程式電動車五相永磁電機中位於每個定子鐵心(3)軛部的永磁體(2)產生磁場，磁通經過各個定子鐵心(3)的定子軛部、定子齒部、空氣隙、轉子齒部、轉子軛部形成閉合迴路。通過位置傳感器檢測電機轉子位置，將位置信號輸送給控制器後，控制器控制功率變換器的相應開關管，給電感上升的繞組通以正向電流，給電感下降的繞組通以負向電流，電機即可實現對外輸出轉矩。

需要指出的是，本發明的增程式電動車五相永磁電機所採用極數並不是一個有限數值內的選取問題，而是對傳統設計理念禁錮的一種突破，克服了傳統雙凸極電機極數方面的技術偏見。