CN109194076A - 一种电动汽车高可靠性驱动电机 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车高可靠性驱动电机，属于电动汽车技术领域，包括外壳、永磁体、非导磁转子铁心、导磁转子铁心、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组等;定子铁心分为12个互相分割的子铁心非导磁转子铁心具有14个等腰梯形的凹槽，鼎形的凹槽内嵌有等腰梯形的导磁转子铁心；鼎形的导磁转子铁心的尾端有两个向下递增的燕尾式凸起卡在非导磁转子铁心上;定子铁心一侧的定子极上固定有径向充磁的永磁体，其中一侧的定子极上绕有励磁绕组，定子铁心另一侧的定子极上绕有电枢绕组。本发明的发电机具有独立的定子子铁心，各绕组相互隔离，能够有效的防止故障传播，同时本发明的混合励磁驱动电机具有结构简单，定转子接触面大，功率密度高等优点。

Description

一种电动汽车高可靠性驱动电机
技术领域
本发明涉及一种电动汽车高可靠性驱动电机，属于电动汽车技术领域。
背景技术
当今社会环境恶化、能源短缺问题日益突出，全社会对节能和环保的要求正促进着新能源汽车的发展。电动汽车作为新能源汽车的代表逐渐成为发展的主要方向。驱动电机是电动汽车要研究的关键技术之一。
目前电动汽车主要使用永磁无刷电机，其具有结构简单、运行可靠、体积小、损耗少，以及电动机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。但这种电机由于励磁不可调，等功率可调速比低，对实际的使用工况变化范围需要更多的功率储备，使得其经济性较差。混合励磁的驱动电机受到重视，通过调节通过其励磁线圈的电流来控制磁场大小，以适应电动车实际的使用工况变化。
永磁无刷电机作为电动车驱动电机所存在的问题已经受到了广泛的关注。在目前的专利中已有解决方案去解决这个问题。公开号为CN106487111A的发明专利：单相永磁电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，定子磁芯包括外环部，外环部齿身周向伸出极靴，转子收容于极靴围成的空间内，沿转子周向设置的若干个永磁极，外侧表面至转子轴心的距离从其周向往周向两侧逐渐减小，从而永磁极与极靴表面之间形成非对称气隙，提高电机启动可靠性。在混合励磁电机方面，已有的相关申请主要有申请号为：201210572574.7的发明专利申请：并联磁路混合励磁永磁电机，该电机通过在永磁电机内部增加电励磁的方式形成的混合励磁永磁电机成功地解决了永磁电机气隙磁场调节困难的问题。
电机通过相与相之间的有效隔离来增强电机的可靠性和容错性能，在具有隔离功能的电机中，已有的相关申请主要有申请号为：CN201010120847.5的发明专利申请：一种容错式永磁直线电机，包括定子、动子和电枢绕组。在其定子上间隔均布多个电枢齿，电枢绕组绕于电枢齿上，每个所述电枢齿的齿槽中设置一套电枢绕组，每相邻两个所述电枢齿之间设置一个隔离齿；永磁体贴装于电枢齿端部，隔离齿的高度大于贴装有永磁体的电枢齿的高度；动子为由动子铁芯和多个动子齿组成的凸极形状。该发明具有结构简单、功率密度高、可靠性高，电机相与相之间具有物理隔离、热隔离以及磁路解耦，永磁体宜于散热，带故障运行和容错性能强。
本发明提出了一种电动汽车高可靠性驱动电机，定子铁心由6X个互相分割的子铁心组成，每个子铁心上有两个定子极，定子铁心一侧的定子极上固定有切向充磁的永磁体,每个子铁心其中一个定子极上绕有励磁绕组，另一个定子极上绕有电枢绕组。本发明的发电机具有独立的定子子铁心，各绕组相互隔离，能够有效的防止故障传播，同时本发明的混合励磁驱动电机具有结构简单，定转子接触面大，功率密度高等优点。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的上述技术。
发明内容
为了发明一种电动汽车高可靠性驱动电机，通过调节通过其励磁线圈的电流来控制磁场大小，实现电动车适应实际的使用工况的功能，本发明采用如下技术方案：
一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
包括外壳、永磁体、非导磁转子铁心、导磁转子铁心、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组、和轴；
所述外壳由非导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
定子铁心分为12个互相分割的子铁心，12个子铁心沿圆周均匀排列；每个子铁心都有两个平行的定子极，定子铁心一侧的定子极上固定有径向充磁的永磁体；
非导磁转子铁心位于定子铁心内侧并固定在轴上；非导磁转子铁心具有14个等腰梯形的凹槽，凹槽内嵌有鼎形的导磁转子铁心，导磁转子铁心的底部有两个燕尾型凸起嵌入到凹槽底部的燕尾型沟槽中；
同一个定子铁心上的内侧总的圆弧弧长等于导磁转子铁心外侧的圆弧长；
如上所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
定子铁心其中一侧的定子极上绕有励磁绕组，所有的励磁绕组绕向一致；
定子铁心另一侧的定子极上绕有电枢绕组，电枢绕组依据相位不同分为A相电枢绕组，B相电枢绕组，C相电枢绕组，D相电枢绕组，E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有的电枢绕组绕向一致；
励磁绕组与电枢绕组皆为集中式绕组，电枢绕组与励磁绕组的绕向相反。
如上所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
所有的永磁体充磁方向相同，或者相邻的永磁体充磁方向相反。
如上所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
六相电枢绕组分别接两个三相逆变器，当其中一相绕组出现故障后，其余各相绕组可以继续降额工作。
本发明的有益效果如下：
1.本发明一种电动汽车高可靠性驱动电机具有六相绕组，在一相出现故障后其余各相可以继续运行；
2. 本发明采用的转子上无励磁绕组，具有结构简单、可靠性高的特点，适合发电机高速旋转；
3.电机具有独立的定子铁心，能够有效的实现磁隔离，避免各绕组之间互相影响；
4.可以有效地缩小总的磁链长度，减小铁耗；
5. 转子铁心渐进式导磁，可以将传统磁阻电机的方波反电势变化为近似正弦波，减小谐波和脉动。
附图说明
图1是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机横向剖视结构示意图。其中：1、外壳，2、永磁体,3、励磁绕组,4、定子铁心,5、电枢绕组,6、导磁转子铁心,7、轴，8、非导磁转子铁心。
图2是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机的嵌线图。其中：1-12分别代表12个槽，F、A、B、C、D、E、G分别代表励磁绕组和A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组和G相电枢绕组。
图3是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机双通道逆变器图。
图4是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机六相磁链图。
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是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机横向剖视结构示意图。所述一种电动汽车高可靠性驱动电机包括外壳1、永磁体2、励磁绕组3、定子铁心4、电枢绕组5、导磁转子铁心6、轴7和非导磁转子铁心8；
所述外壳1由非导磁材料制成，内部固定有定子铁心4；
定子铁心4分为12个互相分割的子铁心，12个子铁心沿圆周均匀排列；
每个子铁心都有两个平行的定子极，定子铁心4逆时针一侧的定子极上固定有径向充磁的永磁体2；
非导磁转子铁心8位于定子铁心4内侧并固定在轴7上；
非导磁转子铁心8具有14个等腰梯形的凹槽，凹槽内嵌有鼎形的导磁转子铁心，导磁转子铁心6的底部有两个燕尾型凸起嵌入到凹槽底部的燕尾型沟槽中；
同一个定子铁心4上的内侧总的圆弧弧长等于导磁转子铁心6外侧的圆弧长；
如上所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
定子铁心逆时针一侧的定子极上绕有励磁绕组3，所有的励磁绕组3绕向一致；
定子铁顺时针一侧的定子极上绕有电枢绕组5，电枢绕组5依据相位不同分为A相电枢绕组，B相电枢绕组，C相电枢绕组，D相电枢绕组，E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有的电枢绕组绕向一致；
励磁绕组3与电枢绕组5皆为集中式绕组，电枢绕组5与励磁绕组3的绕向相反。
如上所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
所有的永磁体2充磁方向相同，或者相邻的永磁体2充磁方向相反。
如上所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
六相电枢绕组分别接两个三相逆变器，当其中一相绕组出现故障后，其余各相绕组可以继续降额工作。
图2是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机的嵌线图。如图所示，电机的定子极上交替绕有励磁绕组3和电枢绕组5；所有励磁绕组3的绕制方向相同；相邻电枢绕组5绕向相反；电枢绕组依据相位不同可分为六相，分别是A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有电枢绕组的绕制方向相同。电枢绕组5和励磁绕组3都是集中式绕组。
图3是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机双通道逆变器图。两相绕组分别接两个三相逆变器，当其中一相绕组出现故障后，其余各相绕组可以继续降额工作。两个通道之间互相隔离，一个通道内的故障不会传播到第二个通道。
图4是本发明的一种电动汽车高可靠性驱动电机六相磁链图。当转子极对齐A相定子极时，A相磁链最大；当转子极与A相定子极完全错开时，A相磁链最小。
下面对本发明提出的一种电动汽车高可靠性驱动电机进行工作原理的说明。
本发明所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机通过轴的旋转带动转子转动，此时永磁体产生径向磁场。定子铁心子铁心上的永磁磁场依次通过子铁心上的的定子极、气隙、鼎形的导磁转子铁心、气隙、定子子铁心的另一定子极、定子轭部，最后回到初始定子极，形成闭合磁路。当转子极与其中一相定子极完全重叠时，该相定子极上的电枢绕组的匝链的磁阻最小、磁链最大，该相电枢绕组与励磁绕组的互感也最大。将该电动汽车高可靠性驱动电机，电感上升的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生正的转矩；给电感下降的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生负的转矩。本发明与传统技术显著区别还有一点，转子极布满了转子圆周，因此可以导通的磁通量大，功率大。

Claims (4)

1.一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
包括外壳、永磁体、励磁绕组、定子铁心、电枢绕组、导磁转子铁心、轴和非导磁转子铁心；
所述外壳由非导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
定子铁心分为12个互相分割的子铁心，12个子铁心沿圆周均匀排列；每个子铁心都有两个平行的定子极，定子铁心一侧的定子极上固定有径向充磁的永磁体；
非导磁转子铁心位于定子铁心内侧并固定在轴上；非导磁转子铁心具有14个等腰梯形的凹槽，凹槽内嵌有鼎形的导磁转子铁心，导磁转子铁心的底部有两个燕尾型凸起嵌入到凹槽底部的燕尾型沟槽中；
同一个定子铁心上的内侧总的圆弧弧长等于导磁转子铁心外侧的圆弧弧长。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
定子铁心其中一侧的定子极上绕有励磁绕组，所有的励磁绕组绕向一致；
定子铁心另一侧的定子极上绕有电枢绕组，电枢绕组依据相位不同分为A相电枢绕组，B相电枢绕组，C相电枢绕组，D相电枢绕组，E相电枢绕组和G相电枢绕组；所有的电枢绕组绕向一致；
励磁绕组与电枢绕组皆为集中式绕组，电枢绕组与励磁绕组的绕向相反。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
所有的永磁体充磁方向相同，或者相邻的永磁体充磁方向相反。
4.如权利要求2所述的一种电动汽车高可靠性驱动电机，其特征在于：
六相电枢绕组分别接两个三相逆变器，当其中一相绕组出现故障后，其余各相绕组可以继续降额工作。
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