电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机制造技术

电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机，涉及磁场调制型复合电机在混合励磁领域。本发明专利技术是为了解决现有电动汽车用永磁电机永磁磁场难以调节和低速大转矩特性不足的问题。本发明专利技术外定子铁芯的内圆周面沿周向均匀设有2n个外定子齿，每个外定子齿上均缠绕有外定子直流电励磁绕组，相邻的两个外定子直流电励磁绕组的电流方向相反，外定子铁芯的外圆周面沿周向均匀开有2n个永磁体槽，每个永磁体槽槽内均设有一块永磁体、且永磁体朝向槽底和槽口的两侧均设有隔磁桥，对应永磁体槽底部的外定子铁芯部分作为导磁桥，相邻的两个永磁体充磁方向相反，永磁体磁力线走向为外定子铁芯的切向，外定子直流电励磁绕组的磁力线走向为外定子铁芯的径向。

Bidirectional magnetic circuit coupling direct drive motor for magnetic field modulation of electric vehicle

The invention relates to a bidirectional magnetic circuit coupled magnetic field modulated direct drive motor for electric vehicles, which relates to a magnetic field modulated composite motor in the field of hybrid excitation. The invention aims to solve the problem that the permanent magnet magnetic field of the existing permanent magnet motor for electric vehicles is difficult to adjust and the characteristics of low speed and large torque are insufficient. The inner circumferential surface of the outer stator core of the invention is uniformly provided with 2 n external stator teeth along the circumferential direction. Each external stator tooth is wound with an external stator DC excitation winding. The current direction of the two adjacent external stator DC excitation windings is opposite. The outer circumferential surface of the outer stator core is evenly opened with 2 n permanent magnet slots along the circumferential direction, and each permanent magnet is wound. There is a permanent magnet in the groove, and there is a magnetic isolation bridge on both sides of the groove bottom and the groove mouth. The outer stator core at the bottom of the groove is used as the magnetic conduction bridge. The two adjacent permanent magnets are opposite in the direction of magnetization. The magnetic force line of the permanent magnet is tangential to the outer stator core and the DC excitation winding of the outer stator is tangential to the outer stator core. The magnetic line of force moves towards the radial direction of the outer stator core.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机
本专利技术属于磁场调制型复合电机在混合励磁领域。
技术介绍
电动汽车作为解决当代社会能源危机的重要举措，在汽车发展领域具有举足轻重的地位。如何设计高性能的电动汽车用永磁同步电机已成为国内外专家学者研究的热点问题。目前，电动汽车用永磁电机依然存在着一些问题，如：永磁磁场难以调节，这就使得电动汽车在恒功率运行时难以获得较宽的调速范围；电机低速大转矩特性不明显，在汽车内部需要安装减速装置，增大了车用电机所占整体空间。基于磁齿轮效应的磁场调制型复合电机具有低速大转矩的特性，以调磁环作为转子可以实现自降速功能，能够节省汽车内部空间，但是其自身永磁磁场依然相对恒定，难以调节；另一方面，就混合励磁电机而言，其气隙磁场虽然灵活可调，但转矩输出能力，转矩密度以及功率密度上的不足使其难以在电动汽车领域有广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有电动汽车用永磁电机永磁磁场难以调节和低速大转矩特性不足的缺点，基于磁场调制原理和混合励磁原理的结合提出了双向磁路耦合式磁场调制直驱电机。电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机，包括：内定子、外定子、杯型转子、机壳和输出轴；机壳为圆筒形结构，机壳的两端分别通过左端盖和右端盖封堵，输出轴贯穿机壳的两端，右端盖向机壳内部围绕输出轴延伸形成基座，内定子套固在基座外，外定子固定在机壳内壁上，杯型转子的底部套固在输出轴上，杯型转子位于内定子与外定子之间、且开口端朝向右端盖，内定子与外定子均与杯型转子之间留有气隙，内定子、外定子、杯型转子、机壳和输出轴同轴设置，外定子铁芯的内圆周面沿周向均匀设有2n个外定子齿，n为正整数，每个外定子齿上均缠绕有外定子直流电励磁绕组，相邻的两个外定子直流电励磁绕组的电流方向相反，外定子铁芯的外圆周面沿周向均匀开有2n个永磁体槽，每个永磁体槽均与相邻的两个外定子齿之间的空隙正对，每个永磁体槽槽内均设有一块永磁体、且永磁体朝向槽底和槽口的两侧均设有隔磁桥，对应永磁体槽底部的外定子铁芯部分作为导磁桥，相邻的两个永磁体充磁方向相反，永磁体磁力线走向为外定子铁芯的切向，外定子直流电励磁绕组的磁力线走向为外定子铁芯的径向。内定子铁芯的外圆周均匀设有多个内定子齿，每个内定子齿上均缠绕有内定子电枢绕组，内定子电枢绕组上通有三相对称电流。杯型转子杯体部分的外圆周沿周向均匀开有多个凹槽，凹槽内用于放置非导磁部，相邻两个凹槽之间的部分作为杯型转子的调磁部。非导磁部为空气。杯型转子由硅钢片制作冲片并且叠压形成。输出轴靠近左端盖的一侧设有支架，支架用于将杯型转子固定在输出轴上。左端盖与输出轴之间、右端盖与输出轴之间均通过轴承连接，两个轴承的外部均通过轴承盖封闭。有益效果：外定子直流电励磁绕组通电后产生极对数同永磁体产生极对数一致。通以正向直流电时，可增强永磁磁场，进而增强主气隙磁场；通以负向直流电时，削弱永磁磁场，进而削弱主气隙磁场，实现了对电机永磁磁场的灵活调节。在外定子结构中，导磁桥的设置可以为外定子直流电励磁绕组提供流通旁路，进而实现以小直流励磁电流获得宽磁场调节范围的性能。永磁体内、外两侧设置有隔磁桥，有效减少了永磁体漏磁，进一步提升了永磁体的利用率；并且永磁体外侧不需要多余的铁轭空间，节省了材料，简化了结构。除此之外，本专利技术永磁体磁路为切向，外定子直流电励磁绕组磁路为径向，二者互不干扰。相比于串联式混合励磁同步电机，本专利技术电机的外定子直流电励磁绕组利用率更高，同时大大降低了永磁体退磁的风险。综上所述，本专利技术提出一种混合磁路式磁场调制型复合电机，通过杯型转子作为调磁环对内定子电枢绕组进行磁场调制，与外定子直流电励磁绕组和永磁体相互配合实现了电机的低速大转矩输出，该电机低速大转矩特性相较于传统永磁电机更为明显，可以更好的满足电动汽车等领域的需求。附图说明图1为电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机的轴向剖视图；图2为内定子铁芯、杯型转子和外定子装配在一起时的径向剖视图；图3为内定子铁芯、杯型转子和外定子装配在一起时的立体图；图4为外定子的径向剖视图；图5为外定子铁芯的径向剖视图；图6为外定子的立体图；图7为图4的局部放大图；图8为内定子铁芯的径向剖视图；图9为内定子铁芯的立体图；图10为杯型转子的径向剖视图；图11为杯型转子的底端面结构图；图12为杯型转子的立体图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1至12具体说明本实施方式，本实施方式所述的电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机，包括：内定子1、外定子2、杯型转子3、机壳4和输出轴5；机壳4为圆筒形结构，机壳4的两端分别通过左端盖6和右端盖7封堵，左端盖6和右端盖7的中心均开有通孔，输出轴5通过两个端盖上的通孔贯穿机壳4的两端，使输出轴5的中段位于机壳4内部，输出轴5的两端位于机壳4外部。左端盖6与输出轴5之间、右端盖7与输出轴5之间均通过轴承连接，两个轴承的外部均通过轴承盖封闭。右端盖7向机壳4内部围绕输出轴5延伸形成基座8，内定子1套固在基座8外，外定子2固定在机壳4内壁上。输出轴5靠近左端盖6的一侧设有支架5-1，支架5-1为直径大于输出轴5直径的圆盘结构，支架5-1同轴套固在输出轴5上、并与输出轴5呈一体结构。输出轴5穿过杯型转子3底部的通孔，并通过支架5-1配合将杯型转子3的底部固定在输出轴5上，使得杯型转子3的圆周壁位于内定子1与外定子2之间、且开口端朝向右端盖7。内定子1与外定子2均与杯型转子3之间留有气隙，内定子1、外定子2、杯型转子3、机壳4和输出轴5同轴设置。如图8和9所示，内定子铁芯1-2的外圆周面设有36个内定子齿，36个内定子齿沿内定子铁芯1-2的周向均匀排布。每个内定子齿上均缠绕有内定子电枢绕组1-1，内定子电枢绕组1-1上通有三相对称电流，在内气隙形成三对极旋转磁场，通过杯型转子3调制作用，与外定子2相互配合实现混合磁路式磁场调制型复合电机的低速大转矩输出。内定子齿上所缠绕的绕组为单层整距绕组，结构简单，绕线方便且没有层间绝缘，定子槽利用率高。如图4、5、6和7所示，外定子铁芯2-5的内圆周面设有2n个外定子齿2-6、2n个外定子齿2-6沿外定子铁芯2-5周向均匀排布，n＝10。每个外定子齿2-6上均缠绕有外定子直流电励磁绕组2-1，相邻的两个外定子直流电励磁绕组2-1的电流方向相反。外定子铁芯2-5的外圆周面开有2n个永磁体槽2-7，2n个永磁体槽2-7沿外定子铁芯2-5周向均匀排布。每个永磁体槽2-7均与相邻的两个外定子齿2-6之间的空隙正对。每个永磁体槽2-7槽内均设有一块永磁体2-2、且永磁体2-2朝向槽底和槽口的两侧均设有隔磁桥2-4，隔磁桥2-4的材料为环氧树脂或空气，隔磁桥2-4能够减少永磁体2-2漏磁，提高永磁体2-2利用率。对应永磁体槽2-7底部的外定子铁芯2-5部分作为导磁桥2-3，导磁桥2-3的材料为硅钢片，导磁桥2-3由于为外定子直流电励磁绕组2-1提供了除永磁体2-2外的流通旁路，实现了以较小直流励磁电流控制较宽磁场调节范围的目的。相邻的两个永磁体2-2的充磁方向相反，永磁体2-2磁力线走向为外定子铁芯2-5的切向。外定子直流电励磁绕组2-1的磁力线走向为外定子铁芯2-5的径向。上述永磁体2-2和外定子直流电励磁绕组2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机，包括：内定子(1)、外定子(2)、杯型转子(3)、机壳(4)和输出轴(5)；机壳(4)为圆筒形结构，机壳(4)的两端分别通过左端盖(6)和右端盖(7)封堵，输出轴(5)贯穿机壳(4)的两端，右端盖(7)向机壳(4)内部围绕输出轴(5)延伸形成基座(8)，内定子(1)套固在基座(8)外，外定子(2)固定在机壳(4)内壁上，杯型转子(3)的底部套固在输出轴(5)上，杯型转子(3)位于内定子(1)与外定子(2)之间、且开口端朝向右端盖(7)，内定子(1)与外定子(2)均与杯型转子(3)之间留有气隙，内定子(1)、外定子(2)、杯型转子(3)、机壳(4)和输出轴(5)同轴设置，其特征在于，外定子铁芯(2‑5)的内圆周面沿周向均匀设有2n个外定子齿(2‑6)，n为正整数，每个外定子齿(2‑6)上均缠绕有外定子直流电励磁绕组(2‑1)，相邻的两个外定子直流电励磁绕组(2‑1)的电流方向相反，外定子铁芯(2‑5)的外圆周面沿周向均匀开有2n个永磁体槽(2‑7)，每个永磁体槽(2‑7)均与相邻的两个外定子齿(2‑6)之间的空隙正对，每个永磁体槽(2‑7)槽内均设有一块永磁体(2‑2)、且永磁体(2‑2)朝向槽底和槽口的两侧均设有隔磁桥(2‑4)，对应永磁体槽(2‑7)底部的外定子铁芯(2‑5)部分作为导磁桥(2‑3)，相邻的两个永磁体(2‑2)充磁方向相反，永磁体(2‑2)磁力线走向为外定子铁芯(2‑5)的切向，外定子直流电励磁绕组(2‑1)的磁力线走向为外定子铁芯(2‑5)的径向。...

【技术特征摘要】
1.电动汽车用双向磁路耦合式磁场调制直驱电机，包括：内定子(1)、外定子(2)、杯型转子(3)、机壳(4)和输出轴(5)；机壳(4)为圆筒形结构，机壳(4)的两端分别通过左端盖(6)和右端盖(7)封堵，输出轴(5)贯穿机壳(4)的两端，右端盖(7)向机壳(4)内部围绕输出轴(5)延伸形成基座(8)，内定子(1)套固在基座(8)外，外定子(2)固定在机壳(4)内壁上，杯型转子(3)的底部套固在输出轴(5)上，杯型转子(3)位于内定子(1)与外定子(2)之间、且开口端朝向右端盖(7)，内定子(1)与外定子(2)均与杯型转子(3)之间留有气隙，内定子(1)、外定子(2)、杯型转子(3)、机壳(4)和输出轴(5)同轴设置，其特征在于，外定子铁芯(2-5)的内圆周面沿周向均匀设有2n个外定子齿(2-6)，n为正整数，每个外定子齿(2-6)上均缠绕有外定子直流电励磁绕组(2-1)，相邻的两个外定子直流电励磁绕组(2-1)的电流方向相反，外定子铁芯(2-5)的外圆周面沿周向均匀开有2n个永磁体槽(2-7)，每个永磁体槽(2-7)均与相邻的两个外定子齿(2-6)之间的空隙正对，每个永磁体槽(2-7)槽内均设有一块永磁体(2-2)、且永磁体(2-2)朝向槽底和槽口的两侧均设有隔磁桥(2-4)，对应永磁体槽(2-7)底部的外定子铁芯(2-5)部分作为导磁桥(2-3)，相邻的两个永磁体(2-2)充磁方向相反，永磁体(2-2)磁力线走向为外定子铁芯(2-5)的切向，外定子直流电励磁绕组(2-1)的磁力线走向为外定...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢颖，张晓明，邳成，华邦杰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23