CN108429421B - 一种用于新能源汽车的混合励磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于新能源汽车的混合励磁电机，包括机壳以及设置于机壳内的转子铁芯和定子铁芯，定子铁芯分为上下两部分，三相绕组通过上下定子铁芯进行绕制，在上下两部分定子铁芯之间设置绕有直流励磁绕组的导磁支架。本发明应用于新能源驱动电机领域的混合励磁电机，除了具有混励电机调速性能好、抗退磁能力强、材料利用率高、效率高的特点外，定子上设置的导磁支架可有效降低混励电机定子结构的复杂性，降低定子铁芯加工难度；而导磁支架机械强度优于定子铁芯，可有效降低定子组件在绕制三相绕组时变形的风险；并当导磁支架外径大于定子外径时，可有效提高励磁绕组绕制的空间，从而提高电励磁的比例。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合励磁电机，特别涉及一种用于新能源汽车的混合励磁电机，属于电机技术领域。
背景技术
当前新能源汽车驱动电机，一般为永磁同步电机、异步电机和开关磁阻电机三种。由于使用环境的需求，对汽车驱动电机的要求较高，驱动电机需要满足瞬时功率大，过载能力强，加速性能好，调速范围广，汽车起动大力矩和高速行驶的需求，并在整个运行范围内，效率最优化，以提高续航里程，且使用寿命长，功率密度高，噪音低。
永磁同步电机能够满足上述的绝大部分要求，但由于永磁同步电机的激励磁场为永磁体，永磁体磁场难以变更，在低速起动时，转矩较高、电流大，导致电机发热量大；在汽车高速运行时控制复杂，弱磁能力差，使高速运行时效率低或车速降低；且使用稀土永磁体的永磁同步电机成本较高，高温时存在永磁体退磁问题，降低产品的可靠性。
轴向/径向磁路混合励磁同步电机能够有效解决上述问题，但该类型的电机一般都是直接在定子外圈直接开槽后再放置励磁绕组。为了增加励磁绕组放置的空间，开槽的横截面积需要足够大。但由于定子铁芯是由硅钢片叠压而成，如果槽的横截面积过大，则会导致定子铁芯强度不足，绕制三相绕组时，易导致铁芯变形；且该类型的混合励磁电机长径比需要做得小一些，即电机做得“矮胖”一些，如果放置励磁绕组的槽开得过宽，则会使电机轴向增长，不利于发挥该类型电机的最佳特性。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种用于新能源汽车的混合励磁电机。
本发明的技术方案如下：
一种用于新能源汽车的混合励磁电机，包括机壳以及设置于机壳内的转子铁芯和定子铁芯，所述定子铁芯分为上下两部分，三相绕组通过上下定子铁芯进行绕制，在上下两部分定子铁芯之间设置绕有直流励磁绕组的导磁支架。
作为本发明的进一步改进，所述导磁支架的内径与定子槽底圆直径相同。
作为本发明的进一步改进，所述导磁支架的外径等于定子外径。
作为本发明的进一步改进，所述导磁支架的外径大于定子外径。
作为本发明的进一步改进，绕制完成后的上下两部分定子铁芯通过定子导磁环连接，定子导磁环与机壳装配，形成定子组件。
作为本发明的进一步改进，所述机壳的材料设置为导磁材料，其与定子铁芯直接装配。
作为本发明的进一步改进，绕制完成后的上下两部分定子铁芯通过定子导磁环连接，定子导磁环分为上下两部分与定子铁芯装配，定子导磁环与机壳装配，形成定子组件。
作为本发明的进一步改进，所述导磁支架内设置有材质与定子导磁环一致的环形导磁圈。
作为本发明的进一步改进，所述转子分为上下两部分，转子上设置有N极永磁体和S极永磁体，所述N极永磁体和S极永磁体分别设置于转子的上下两部分。
作为本发明的进一步改进，同极性的永磁体与转子铁芯形成的铁芯极交错排列。
本发明的有益效果如下：
本发明的混合励磁电机在定子中设置一个导磁支架，在导磁支架内壁绕制励磁绕组，可有效降低混励电机定子结构的复杂性，降低定子铁芯加工难度；导磁支架机械强度优于定子铁芯，有效提高了混合励磁电机定子的强度，可有效降低定子组件在绕制三相绕组时变形的风险；当导磁支架外径大于定子外径时，可有效提高励磁绕组绕制的空间，从而提高电励磁的比例；定子分体设置，有效降低了定子铁芯的加工难度。
附图说明
图1是导磁支架外径与定子铁芯外径相同时本发明的结构剖视图。
图2是导磁支架外径大于定子铁芯外径时本发明结构剖视图。
图3是本发明电机结构轴测图。
图4是导磁支架外径等于定子外径时磁路图。
图5是导磁支架外径大于定子外径时磁路图。
图中标记：1-轴承、2-端盖、3-机壳、4-N极永磁体、5-励磁绕组、6-导磁支架、6-1-内圈、6-2-上支架、6-3-下支架、7-铁磁极(N)、8-转子轴、9-铁磁极(S)、10-三相交流绕组、11-S极永磁体、12-定子铁芯、13-定子导磁环、14、转子铁芯、15-环形导磁圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种应用于新能源驱动电机领域的混合励磁电机，除了具有混励电机调速性能好、抗退磁能力强、材料利用率高、效率高的特点外，定子上设置的导磁支架可有效降低混励电机定子结构的复杂性，降低定子铁芯加工难度；而导磁支架机械强度优于定子铁芯，可有效降低定子组件在绕制三相绕组时变形的风险；并当导磁支架外径大于定子外径时，可有效提高励磁绕组绕制的空间，从而提高电励磁的比例。
实施例一
如图1、图3所示，定子铁芯12分为上下两部分，在上下两部分定子铁芯之间放置绕有直流励磁绕组5的导磁支架6，三相绕组10通过上下铁芯进行绕制，绕制完成后通过定子导磁环13连接，定子导磁环13与机壳3装配，形成定子组件。相应地，转子也分为两部分，N极永磁体4和S极永磁体11分别放置在转子的上下两部分，作为本实施例的一种优选结构，同级性的两片永磁体之间为冲片叠压而成、与转子铁芯14为一体的转子铁芯极(铁磁极(N)7或铁磁极(S)9)，也可以由导磁性能较好的软磁材料制成，即：同极性的永磁体与铁芯形成的铁芯极7交错排列。需要说明的是，本发明中的转子结构不限于本实施例中的上述举例，凡是现有技术中能配合本发明中的定子铁芯实现混合励磁功能的转子结构，均应包含在本发明的保护范围之内。转子铁芯14与转轴8装配后形成转子组件，转轴8前、后端与轴承1装配后，放入已装配好的定子组件中，与端盖2配合后，形成混励电机。
本实施例中，导磁支架6的外径与定子铁芯12外径相等，如图1所示，定子导磁环13为圆柱状整体与定子铁芯12装配。磁路原理如图4所示，当直流励磁绕组5通电时，产生的磁通先进入到导磁支架6内圈6-1，经过定子铁芯12的齿部、轭部，进入到定子导磁环13中，再经过定子铁芯12的轭部、齿部，回到导磁支架6内圈6-1，形成磁回路。作为本实施例的一种优选结构，导磁支架6的内径与定子槽底圆直径相同。
本实施例中，即导磁支架外径与定子铁芯外径相同时，可取消定子导磁环13，将机壳3材料设置为导磁材料，使机壳3起到轴向导磁作用，与定子铁芯直接装配。
实施例二
本实施例的混合励磁电机结构与实施例一的结构基本相同，主要区别在于导磁支架6的外径大于定子铁芯12外径。以下主要就与实施例一相区别的部分进行详细说明，其它部分不再赘述。
如图2和5所示，导磁支架6的外径大于定子铁芯12外径，导磁支架6内放置一环形导磁圈15，材质与定子导磁环13一致。定子导磁环13分为上下两部分与定子铁芯12装配，使得直流励磁绕组5产生的磁通，先进入到导磁支架6内圈6-1，经过定子铁芯12的齿部、轭部，进入到定子导磁环13中，然后进入导磁支架6的上支架6-2(或下支架6-3)后，再通过下支架6-3(或上支架6-2)进入到定子导磁环13中，再经过定子铁芯12的轭部、齿部，回到导磁支架6的内圈6-1，形成磁回路。
本实施例中，即导磁支架外径大于定子铁芯外径时，可以增加环形导磁圈15，放置到导磁支架6中，再与分为两部分的导磁环装配，最后与机壳3装配，可以有效提高励磁绕组的绕制空间，提高弱磁能力。
综上所述，本发明提出一种用于新能源汽车的混合励磁驱动电机，定子在轴向上由相同两部分组成，上、下两部分定子之间是放置励磁绕组的导磁支架，导磁支架的机械强度优于定子铁芯材料并具备较好的导磁性能，其内径与定子铁芯槽底圆直径相同，外径可根据励磁绕组的需求，设置为大于或等于定子铁芯外径；对应的转子也在轴向上分为两部分，尺寸一致的永磁极N极、S极分别放置在转子的上、下两部分，并在径向上交错放置，同时，上下两部分的转子上，与永磁极长度一致的铁极在径向上与永磁极交错放置。放置于上下两部分定子中间的导磁支架，替代了直接在定子铁芯中间开槽的方式，可以有效提高定子强度，并降低定子的加工难度；当导磁支架外径与定子铁芯外径相同时，定子导磁环为一体，与定子铁芯装配后直接与机壳装配后形成混励电机；当导磁支架的外径大于定子铁芯外径时，可将导磁环在轴向上设置为上、下两部分，再与定子铁芯装配后放置到机壳中，可以有效提高励磁绕组的绕制空间，提高电励磁的比例。
Claims (6)
1.一种用于新能源汽车的混合励磁电机，包括机壳以及设置于机壳内的转子铁芯和定子铁芯，其特征在于：所述定子铁芯分为上下两部分，三相绕组通过上下定子铁芯进行绕制，在上下两部分定子铁芯之间设置绕有直流励磁绕组的导磁支架，所述导磁支架的外径大于定子外径；绕制完成后的上下两部分定子铁芯通过定子导磁环连接，所述导磁支架内设置有材质与定子导磁环一致的环形导磁圈；转子分为上下两部分，转子上设置有N极永磁体和S极永磁体，所述N极永磁体和S极永磁体分别设置于转子的上下两部分。
2.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的混合励磁电机，其特征在于：所述导磁支架的内径与定子槽底圆直径相同。
3.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的混合励磁电机，其特征在于：所述定子导磁环与机壳装配，形成定子组件。
4.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的混合励磁电机，其特征在于：所述机壳的材料设置为导磁材料，其与定子铁芯直接装配。
5.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的混合励磁电机，其特征在于：所述定子导磁环分为上下两部分与定子铁芯装配，定子导磁环与机壳装配，形成定子组件。
6.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的混合励磁电机，其特征在于：同极性的永磁体与转子铁芯形成的铁芯极交错排列。
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