CN106602829A - 汽车用五相强容错永磁电机 - Google Patents

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史立伟
周晓宇
郭盈志
刘华涛
张学义
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Abstract

本发明提出了汽车用五相强容错永磁电机，至少包括由定子铁心、N极永磁体、转子铁心、电枢绕组、轴和电机外壳。10个定子铁心均匀的固定在电机外壳内侧，定子铁心呈“n”形且每个定子铁心有两个定子极；转子铁心具有18个均匀分布的凸形极；同一个定子铁心的两个定子极极距等于转子极极距，转子极宽为转子极极距的一半，定子极宽为转子极宽的0.8倍；每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一个定子铁心上两个极的电枢绕组绕向相反且相位相同。本发明汽车用五相强容错永磁电机具有五相绕组，当电机绕组中的其中一相出现故障后其余各相可以继续运行，而且采用新型的定子结构，能够隔离电机故障，保障电机在局部故障的情况下仍能稳定运行。

Description

汽车用五相强容错永磁电机
技术领域
本发明涉及汽车用五相强容错永磁电机，属于拖拉机与特种车辆技术领域。
背景技术
随着全球气候变暖和能源问题日益严重，新能源汽车的开发受到各国政府、汽车制造商和科研院所的高度重视，纷纷制定电动汽车研制计划，掀起全球范围内的电动汽车开发热潮。永磁电机由于其结构简单、效率高、等一系列优点受到行业的广泛关注。
众所周知，汽车行驶的工况复杂导致了汽车上使用的零部件都需要有较强的容错能力，特别是像车用电机这种关键装备更需要有强大的容错能力。可想而知，如果高速行驶的电动汽车其电动机突然故障必然会导致十分严重的后果。多相永磁电机兼具多相电机和永磁电机的优点，转矩密度高、设计自由度大、容错运行能力强。因此，多相永磁电机成为研究热点，其容错性能的强弱更成为了检验多相永磁电机质量的重要依据。
在目前公开的技术中，车用电机种类繁多，而且大多数车用电机都为永磁电机。在相近的专利中，申请号为201310473608.1的发明专利申请：汽车用轴向磁场永磁发电机 ，提出了一种汽车用轴向磁场永磁发电机，由发电***、永磁体、转子、前端盖、后端盖组成，发电***的数量与永磁体的数量相等并且相互间隔通过螺钉固定在后端盖内腔中的同一圆周上，转子为法兰盘结构，结构简单，转动惯量小，同时电机上无碳刷滑环结构，故障率低。
增加电机相数增加电机的相数可以有效减小电动机的转矩脉动,所以很多电机的相数都选择三相以上。在多相电机中，已有的相关申请主要有申请号为：201410011535.9的发明专利申请：一种高可靠性的四相交流起动发电机，该申请的电机包括端盖、定子、轴承、磁轭、励磁绕组、位置传感器和由轴与爪极组成的转子。其定子极上安装有集中绕组，相近相位的n个定子线圈串联组成一相，四相定子绕组首尾依次环形连接，再分别接在四相桥臂的中点。该电机采用四相集中定子绕组，可靠性高，而且既可作为发电机使用又可作为电动机使用，但其在定子结构、转子结构以及工作原理上都有明显的不同。
本发明提出了汽车用五相强容错永磁电机集中了多相电机和永磁电机的优点，采用10个的独立的定子铁心均匀的固定在电机外壳内侧，每个定子铁心有两个定子极，每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一个定子铁心上两个极的电枢绕组绕向相反且相位相同。20个定子极与转子铁心上18个均匀分布的凸形极形成20/18极结构。本发明汽车用五相强容错永磁电机具有五相绕组，当电机绕组中的其中一相出现故障后其余各相可以继续运行，而且采用新型的定子结构，能够隔离电机故障，保障电机在局部故障的情况下仍能稳定运行。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及汽车用五相强容错永磁电机的独立定子铁心以及定转子极形成的20/18极结构。
发明内容
本发明针对目前汽车用电机存在的可靠性差、不易维修、效率低等缺陷，提出了一种汽车用五相强容错永磁电机。
本发明采用如下技术方案：
汽车用五相强容错永磁电机，其特征在于：
至少包括定子铁心(1)、N极永磁体(2)、转子铁心(4)、A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)、C相电枢绕组(7)、D相电枢绕组(8)、E相电枢绕组(9)、轴(10)和电机外壳；
共有10个的定子铁心(1)均匀的固定在电机外壳内侧，定子铁心(1)呈“n”形且每个定子铁心(1)有两个定子极；
定子铁心(1)逆时针方向一侧的定子极上固定有N极永磁体(2)，所有N极永磁体(2)皆沿径向充磁且充磁方向一致；
转子铁心(4)具有18个均匀分布的凸形极；
同一个定子铁心(1)的两个定子极极距等于转子极极距；
每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一个定子铁心(1)上两个极的电枢绕组绕向相反且相位相同，沿圆周方向的各个电枢绕组依据相位不同分为A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)、C相电枢绕组(7)、D相电枢绕组(8)和E相电枢绕组(9)。
如上所述的汽车用五相强容错永磁电机，其特征在于：
定子铁心(1)顺时针方向一侧的定子极上固定有S极永磁体(3)，S极永磁体(3)的充磁方向与N极永磁体(2)的充磁方向相反。
如上所述的汽车用五相强容错永磁电机，其特征在于：
转子极宽为转子极极距的一半，定子极宽为转子极宽的0.8倍。
本发明的有益效果如下：
⑴ 本发明汽车用五相强容错永磁电机永磁***于定子上，方便电机散热，结构简单、可靠性高；
⑵ 本发明永磁电机具有五相绕组，当电机绕组中的其中一相出现故障后其余各相可以继续运行；
⑶ 本发明汽车用五相强容错永磁电机采用新型的定子结构，能够隔离电机故障，保障电机在局部故障的情况下仍能稳定运行；
⑷ 本发明的技术各个绕组的磁链路径短，铁心损耗小、重量小。
附图说明
图1是本发明汽车用五相强容错永磁电机第一个实施例。其中：1、定子铁心，2、N极永磁体，4、转子铁心，5、A相电枢绕组，6、B相电枢绕组，7、C相电枢绕组，8、D相电枢绕组，9、E相电枢绕组，10、轴。
图2是本发明汽车用五相强容错永磁电机第二个实施例。其中：1、定子铁心，2、N极永磁体，3、S极永磁体，4、转子铁心，5、A相电枢绕组，6、B相电枢绕组，7、C相电枢绕组，8、D相电枢绕组，9、E相电枢绕组，10、轴。
图3是本发明汽车用五相强容错永磁电机五相磁链图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明汽车用五相强容错永磁电机第一个实施例。所示的汽车用五相强容错永磁电机由定子铁心(1)、N极永磁体(2)、转子铁心(4)、A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)、C相电枢绕组(7)、D相电枢绕组(8)、E相电枢绕组(9)、轴(10)和电机外壳组成；共有10个的定子铁心(1)均匀的固定在电机外壳内侧，定子铁心(1)呈“n”形且每个定子铁心(1)有两个定子极；
定子铁心(1)逆时针方向一侧的定子极上固定有N极永磁体(2)，所有N极永磁体(2)皆沿径向充磁且充磁方向一致；转子铁心(4)具有18个均匀分布的凸形极；同一个定子铁心(1)的两个定子极极距等于转子极极距，转子极宽为转子极极距的一半，定子极宽为转子极宽的0.8倍。
每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一个定子铁心(1)上两个极的电枢绕组绕向相反且相位相同，沿圆周方向的各个电枢绕组依据相位不同分为A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)、C相电枢绕组(7)、D相电枢绕组(8)和E相电枢绕组(9)。
图2是本发明汽车用五相强容错永磁电机第二个实施例。定子铁心(1)逆时针方向一侧的定子极上固定有N极永磁体(2)，所有N极永磁体(2)皆沿径向充磁且充磁方向一致；定子铁心(1)顺时针方向一侧的定子极上固定有S极永磁体(3)，S极永磁体(3)的充磁方向与N极永磁体(2)的充磁方向相反。
图3是本发明汽车用五相强容错永磁电机五相磁链图。
下面对本发明提出的汽车用五相强容错永磁电机进行工作原理的说明。
本发明所述的汽车用五相强容错永磁电机在永磁体的作用下产生磁场；电机定子是由10个的定子铁心组成，每个定子铁心上的永磁体产生磁场经过该定子铁心、气隙以及转子极都能形成一个独立的闭合磁路。当转子上两个凸起转子极正对着某相定子铁心的两个定子极时，该相磁路的磁阻最小，电枢绕组中磁通和磁链最大，随着转子旋转该相磁阻增大，磁链减小；当转子极完全错开该相定子铁心的两个定子极时，该相磁路的磁阻最大，电枢绕组中磁通和磁链最小。然后再随着转子旋转该相磁阻再减小，磁链增大。以此往复。由于穿过电枢绕组磁链在定转子相对运动中是往复变化的，因此电机能够方便的实现电能和机械能的相互转换。汽车用五相强容错永磁电机的各个电枢绕组依据相位不同分为五相，每相电枢绕组单独工作，即使其中一相出现故障，其余四相也能正常工作。
同时，每个定子铁心和两个转子极即可构成磁路的回路，因此各相磁链之间没有匝链，各相绕组实现了电隔离、磁隔离、热隔离等物理隔离。

Claims (3)

1.汽车用五相强容错永磁电机，其特征在于：
至少包括定子铁心(1)、N极永磁体(2)、转子铁心(4)、A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)、C相电枢绕组(7)、D相电枢绕组(8)、E相电枢绕组(9)、轴(10)和电机外壳；
共有10个的定子铁心(1)均匀的固定在电机外壳内侧，定子铁心(1)呈“n”形且每个定子铁心(1)有两个定子极；
定子铁心(1)逆时针方向一侧的定子极上固定有N极永磁体(2)，所有N极永磁体(2)皆沿径向充磁且充磁方向一致；
转子铁心(4)具有18个均匀分布的凸形极；
同一个定子铁心(1)的两个定子极极距等于转子极极距；
每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一个定子铁心(1)上两个定子极的电枢绕组绕向相反且相位相同，沿圆周方向的各个电枢绕组依据相位不同分为A相电枢绕组(5)、B相电枢绕组(6)、C相电枢绕组(7)、D相电枢绕组(8)和E相电枢绕组(9)。
2.如权利要求1所述的汽车用五相强容错永磁电机，其特征在于：
定子铁心(1)顺时针方向一侧的定子极上固定有S极永磁体(3)，S极永磁体(3)的充磁方向与N极永磁体(2)的充磁方向相反。
3.如权利要求1所述的汽车用五相强容错永磁电机，其特征在于：
转子极宽为转子极极距的一半，定子极宽为转子极宽的0.8倍。
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