一種e形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)，包括外定子、中間轉(zhuǎn)子及內(nèi)轉(zhuǎn)子，中間轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子及外定子之間均存在氣隙，中間轉(zhuǎn)子為雙凸極結(jié)構(gòu)，外定子及內(nèi)轉(zhuǎn)子均包括若干E形導(dǎo)磁鐵心、永磁體及電樞繞組，E形導(dǎo)磁鐵心的兩端及中部均設(shè)有鐵心齒，永磁體夾持于相鄰兩個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心一端的鐵心齒之間，電樞繞組纏繞于永磁體以及用于夾持所述永磁體的兩個(gè)鐵心齒上，相鄰兩個(gè)永磁體的充磁方向相反，內(nèi)轉(zhuǎn)子套接于內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有隔磁套，電樞繞組由多相對(duì)稱(chēng)分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組的結(jié)構(gòu)相同。本實(shí)用新型可以有效的減少永磁的用量，電機(jī)的可靠性高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電機(jī)領(lǐng)域，涉及一種永磁電機(jī)，具體涉及一種E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前全球面臨著環(huán)境惡化，石油日益緊缺，而內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)是造成這一危害的重要原因之一。為提高人類(lèi)的生存環(huán)境，減小石油短缺的壓力，節(jié)能和減排是未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)以其高效低排放等優(yōu)點(diǎn)成為發(fā)展方向之一。
[0003]目前最具影響力的混合動(dòng)力系統(tǒng)是混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，是將兩臺(tái)電機(jī)通過(guò)行星齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)蓄電池組和內(nèi)燃機(jī)兩組能源的速度、轉(zhuǎn)矩耦合及分配，以使系統(tǒng)工作在高效區(qū)。但是采用行星齒輪的傳動(dòng)裝置存在噪音、效率、可靠性、價(jià)格等方面的不足，且均需長(zhǎng)期定時(shí)維護(hù)。近年來(lái)，研究人員提出了基于雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電控?zé)o級(jí)變速傳動(dòng)裝置，省去了行星齒輪機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊。這種電控?zé)o級(jí)變速傳動(dòng)裝置實(shí)際上是由兩臺(tái)電機(jī)集合而成的能量轉(zhuǎn)換器，集成之后的電機(jī)含有三個(gè)部件:一個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子各有一個(gè)獨(dú)立的輸出軸，分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸，而兩臺(tái)電機(jī)分別用來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸之間的轉(zhuǎn)速差和轉(zhuǎn)矩差，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的同時(shí)控制，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)可以同時(shí)工作在最佳速度和最佳轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，即高效率和低排放的狀態(tài)，使混合動(dòng)力車(chē)輛在多種負(fù)載路況下保持內(nèi)燃機(jī)工作在高效和最佳燃油經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，因此基于雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電控?zé)o級(jí)變速傳動(dòng)裝置逐漸成為混合動(dòng)力汽車(chē)的研究熱點(diǎn)。永磁電機(jī)以高功率密度的優(yōu)勢(shì)再加上永磁材料的價(jià)格日趨合理，使得永磁式雙轉(zhuǎn)子電機(jī)在混合動(dòng)力汽車(chē)中的應(yīng)用日益廣泛。
[0004]目前，主流的永磁式雙轉(zhuǎn)子電機(jī)為外定子與內(nèi)轉(zhuǎn)子均嵌有繞組，中間轉(zhuǎn)子貼裝永磁體的結(jié)構(gòu)。然而，中間轉(zhuǎn)子內(nèi)外均貼裝永磁體，會(huì)帶來(lái)永磁體散熱困難以及機(jī)械強(qiáng)度減弱的弊端。
[0005]定子永磁式雙轉(zhuǎn)子磁通切換電機(jī)結(jié)合了常規(guī)型磁通切換永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將永磁體內(nèi)置于定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子中，使中間轉(zhuǎn)子上既無(wú)永磁體也無(wú)繞組，散熱要求低且機(jī)械強(qiáng)度加強(qiáng)。但是根據(jù)磁通切換永磁電機(jī)的研究結(jié)果，將永磁體置于外定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子中會(huì)增加永磁體的用量，提高成本，并減少了槽面積，進(jìn)而限制了轉(zhuǎn)矩密度；更多的永磁體用量也會(huì)增加永磁體上的渦流損耗。因此，定子永磁式雙轉(zhuǎn)子電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是保證性能的前提下減少永磁體用量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)，該電機(jī)中永磁體的用量少。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)包括外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸、中間轉(zhuǎn)子及內(nèi)轉(zhuǎn)子，中間轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子及外定子之間均存在氣隙，中間轉(zhuǎn)子為雙凸極結(jié)構(gòu)，外定子及內(nèi)轉(zhuǎn)子均包括若干E形導(dǎo)磁鐵心、永磁體及電樞繞組，E形導(dǎo)磁鐵心的兩端及中部均設(shè)有鐵心齒，永磁體夾持于相鄰兩個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心一端的鐵心齒之間，電樞繞組纏繞于永磁體以及用于夾持所述永磁體的兩個(gè)鐵心齒上，相鄰兩個(gè)永磁體的充磁方向相反，內(nèi)轉(zhuǎn)子套接于內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有隔磁套，電樞繞組由多相對(duì)稱(chēng)分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組的結(jié)構(gòu)相同。
[0008]所述電樞繞組為三相集中式繞組，每相電樞繞組均包含2個(gè)線(xiàn)圈，各相電樞繞組在空間位置上互差60°。
[0009]所述E形導(dǎo)磁鐵心中部的鐵心齒上纏繞有勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈。
[0010]所述中間轉(zhuǎn)子為直槽結(jié)構(gòu)或斜槽結(jié)構(gòu)。
[0011]所述外定子及內(nèi)轉(zhuǎn)子均包括6個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心。
[0012]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0013]本實(shí)用新型所述的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)包括外定子、中間轉(zhuǎn)子及內(nèi)轉(zhuǎn)子，外定子及內(nèi)轉(zhuǎn)子包括若干E形導(dǎo)磁鐵心、永磁體及電樞繞組，永磁體夾持于相鄰兩個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心一端的鐵心齒之間，電樞繞組纏繞于永磁體以及用于夾持所述永磁體的兩個(gè)鐵心齒上，E形導(dǎo)磁鐵心中部的鐵心齒不嵌放永磁體，從而有效的減少永磁體的用量。所述電樞繞組由多相對(duì)稱(chēng)分布的集中式繞組組成，繞制和嵌裝簡(jiǎn)單、繞組端部較短、銅損較低，有利于提高電機(jī)的工作效率。本實(shí)用新型具有永磁體勵(lì)磁和電勵(lì)磁兩種方式，當(dāng)一種勵(lì)磁方式出現(xiàn)故障時(shí)，另一種勵(lì)磁方式能保證電機(jī)正常運(yùn)行，從而提高電機(jī)的可靠性。另外，利用電勵(lì)磁磁場(chǎng)對(duì)永磁體勵(lì)磁磁場(chǎng)進(jìn)行增磁或去磁，增磁有利于提高轉(zhuǎn)矩，去磁有利于提高轉(zhuǎn)速范圍，中間轉(zhuǎn)子上既無(wú)永磁體也無(wú)繞組，有利于電機(jī)的散熱及高速運(yùn)行。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型中E形導(dǎo)磁鐵心6中部的鐵心齒上沒(méi)有纏繞勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈7時(shí)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型中E形導(dǎo)磁鐵心6中部的鐵心齒上纏繞有勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈7時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型中外定子1內(nèi)永磁體4單獨(dú)作用下的磁力線(xiàn)分布；
[0018]圖5為本實(shí)用新型中內(nèi)轉(zhuǎn)子3內(nèi)永磁體4單獨(dú)作用下的磁力線(xiàn)分布；
[0019]圖6為本實(shí)用新型中內(nèi)轉(zhuǎn)子3和外定子1中的永磁體4 一起作用下的磁力線(xiàn)分布。
[0020]其中，1為外定子、2為中間轉(zhuǎn)子、3為內(nèi)轉(zhuǎn)子、4為永磁體、5為電樞繞組、6為E形導(dǎo)磁鐵心、7為勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈、8為隔磁套、9為內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0022]參考圖1、圖2及圖3，本實(shí)用新型所述的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)包括外定子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸9、中間轉(zhuǎn)子2及內(nèi)轉(zhuǎn)子3，中間轉(zhuǎn)子2與內(nèi)轉(zhuǎn)子3及外定子1之間均存在氣隙，中間轉(zhuǎn)子2為雙凸極結(jié)構(gòu)，外定子1及內(nèi)轉(zhuǎn)子3均包括若干E形導(dǎo)磁鐵心6、永磁體4及電樞繞組5，E形導(dǎo)磁鐵心6的兩端及中部均設(shè)有鐵心齒，永磁體4夾持于相鄰兩個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心6 —端的鐵心齒之間，電樞繞組5纏繞于永磁體4以及用于夾持所述永磁體4的兩個(gè)鐵心齒上，相鄰兩個(gè)永磁體4的充磁方向相反，內(nèi)轉(zhuǎn)子3套接于內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸9上，內(nèi)轉(zhuǎn)子3與內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有隔磁套8，電樞繞組5由多相對(duì)稱(chēng)分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組5的結(jié)構(gòu)相同。
[0023]需要說(shuō)明的是，所述電樞繞組5為三相集中式繞組，每相電樞繞組5均包含2個(gè)線(xiàn)圈，各相電樞繞組5在空間位置上互差60°，外定子1及內(nèi)轉(zhuǎn)子3均包括6個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心6，工作過(guò)程中，內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸9通過(guò)水冷或油冷對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)子3進(jìn)行冷卻。
[0024]所述中間轉(zhuǎn)子2為直槽結(jié)構(gòu)或斜槽結(jié)構(gòu)，一般情況下采用直槽結(jié)構(gòu)，當(dāng)諧波引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲較為嚴(yán)重時(shí)采用斜槽結(jié)構(gòu)。
[0025]本實(shí)用新型與常規(guī)的定子永磁式雙轉(zhuǎn)子磁通切換電機(jī)相比，E形導(dǎo)磁鐵心6中部的鐵心齒不嵌放永磁體4，可以有效減少永磁體4的用量。另外，當(dāng)外定子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子3內(nèi)的E形導(dǎo)磁鐵心6中部的鐵心齒不繞勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈7時(shí)，由永磁體4單獨(dú)提供勵(lì)磁磁場(chǎng)；當(dāng)外定子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子3內(nèi)的E形導(dǎo)磁鐵心6中部的鐵心齒纏繞勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈7時(shí)，則由永磁體4和勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈7共同提供勵(lì)磁磁場(chǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)電勵(lì)磁電流的大小調(diào)節(jié)合成磁場(chǎng)。
[0026]另外，外定子1極數(shù)/中間轉(zhuǎn)子2極數(shù)/內(nèi)轉(zhuǎn)子3極數(shù)的配合根據(jù)需要可自由組合，單個(gè)繞組線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電勢(shì)波形是非對(duì)稱(chēng)性的，需要通過(guò)定子極數(shù)/中間轉(zhuǎn)子2極數(shù)/內(nèi)轉(zhuǎn)子3極數(shù)的合理配合來(lái)降低，而且，極數(shù)相互配合也能提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度，這對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)是十分有利的，因此，通過(guò)對(duì)外定子1/中間轉(zhuǎn)子2/內(nèi)轉(zhuǎn)子3極數(shù)的配合、主要設(shè)計(jì)參數(shù)的全局優(yōu)化，在銅損固定的情況下，實(shí)現(xiàn)反電勢(shì)波形平衡對(duì)稱(chēng)和轉(zhuǎn)矩密度最大。
[0027]實(shí)施例一
[0028]本實(shí)施例以一臺(tái)三相定子6極/中間轉(zhuǎn)子10極/內(nèi)轉(zhuǎn)子6極的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)為例，參考圖1，所述E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)包括外定子1、中間轉(zhuǎn)子2和內(nèi)轉(zhuǎn)子3，中間轉(zhuǎn)子2為雙凸極結(jié)構(gòu)，中間轉(zhuǎn)子2與外定子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子3之間均有氣隙，外定子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子3都由6個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心、6個(gè)永磁體4和6個(gè)電樞繞組5組成，E形導(dǎo)磁鐵心6的兩端及中部均設(shè)有鐵心齒,永磁體4夾持于相鄰兩個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心6 —端的鐵心齒之間，切向充磁，且相鄰兩塊永磁體4充磁方向相反；6個(gè)電樞繞組5按照A-B-C的相序分別裝配在嵌放有永磁體4的6個(gè)鐵心齒上，組成三相對(duì)稱(chēng)分布的集中式繞組，每相電樞繞組5包含2個(gè)線(xiàn)圈，E形導(dǎo)磁鐵心6中部的鐵心齒不繞電樞繞組5，僅由永磁體4提供勵(lì)磁磁場(chǎng)。
[0029]參考圖4、圖5及圖6，本實(shí)用新型的磁力線(xiàn)分布遵循“最小磁阻原則”。外定子1永磁體4單獨(dú)作用時(shí)，流經(jīng)內(nèi)轉(zhuǎn)子3的磁力線(xiàn)很少；內(nèi)轉(zhuǎn)子3子永磁體4單獨(dú)作用時(shí)，流經(jīng)外定子1的磁力線(xiàn)很少，說(shuō)明內(nèi)外電機(jī)電磁場(chǎng)耦合程度很小，有利于實(shí)現(xiàn)內(nèi)外電機(jī)的獨(dú)立控制，滿(mǎn)足混合動(dòng)力汽車(chē)多種工況運(yùn)行的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)，其特征在于，包括外定子(I)、內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(9)、中間轉(zhuǎn)子(2)及內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)，中間轉(zhuǎn)子⑵與內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)及外定子⑴之間均存在氣隙，中間轉(zhuǎn)子(2)為雙凸極結(jié)構(gòu)，外定子(I)及內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)均包括若干E形導(dǎo)磁鐵心￠)、永磁體(4)及電樞繞組(5)，E形導(dǎo)磁鐵心￠)的兩端及中部均設(shè)有鐵心齒，永磁體(4)夾持于相鄰兩個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心(6) —端的鐵心齒之間，電樞繞組(5)纏繞于永磁體⑷以及用于夾持所述永磁體(4)的兩個(gè)鐵心齒上，相鄰兩個(gè)永磁體(4)的充磁方向相反，內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)套接于內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(9)上，內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)與內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有隔磁套(8)，電樞繞組(5)由多相對(duì)稱(chēng)分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組(5)的結(jié)構(gòu)相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)，其特征在于，所述電樞繞組(5)為三相集中式繞組，每相電樞繞組(5)均包含2個(gè)線(xiàn)圈，各相電樞繞組(5)在空間位置上互差60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)，其特征在于，所述E形導(dǎo)磁鐵心￠)中部的鐵心齒上纏繞有勵(lì)磁繞組線(xiàn)圈(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)，其特征在于，所述中間轉(zhuǎn)子(2)為直槽結(jié)構(gòu)或斜槽結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的E形齒雙轉(zhuǎn)子磁通切換型永磁電機(jī)，其特征在于，所述外定子(I)及內(nèi)轉(zhuǎn)子⑶均包括6個(gè)E形導(dǎo)磁鐵心(6)。
【文檔編號(hào)】H02K16/02GK204046376SQ201420422375
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】趙南南, 楊前, 張明慧 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)