周向绕组的功率电机及新能源电动车辆制造技术

一种周向绕组的功率电机，其特征在于，包括定子、转子及电子控制系统组成开关磁阻式无刷电机，转子包括120°相差的三相转子磁极如436、437、438，定子包括定子磁芯和圆型周向绕组，定子磁芯具有与轴向及径向分别垂直的三相圆周槽，槽内分别放置三相周向绕组311、312、313，槽口两侧均匀分布且对齐的三相定子磁极对如284、285、286，相邻磁极间为磁极距如287、288、289，采用定子时序分相、转子空间分相，在电子控制系统控制下作为开关磁阻电动机或发电机，克服了传统绕组端部的漏磁和损耗，使电机极数不受绕组制约、相数易于调整、节省耗材、降低温升、提高功率和效率，以及对供电电池损耗小、可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
周向绕组的功率电机及新能源电动车辆
本专利技术属于电机
，具体涉及周向绕组的功率电机及新能源电动车辆。
技术介绍
电机是依据电磁感应定律实现电能和机械能的转换，包括电动机和发电机，一般电机由定子、转子和支撑部件组成，一些电机还包括对电机绕组进行电流及相序控制的电子控制单元(通常称为控制器)以及传感器等构成的电子控制系统。电机的定子包括定子磁芯和定子绕组，依据一般电机的磁路设计，定子磁芯多为具有轴向槽结构的磁芯，在槽内放置定子绕组的直导体部分，定子绕组的弧形的端部外侧并无磁芯，这种结构使绕组端部导体的磁场利用率降低，一般定子绕组端部损耗占到绕组总损耗的1/4～1/2，减少端部的长度可以提高电机的效率，实验表明，端部长度减少20％，损耗下降10％。由于采用具有端部的绕组，现有技术的电机具有以下技术问题：1、端部漏磁较多，磁场利用率降低，电机功率和效率受到影响。2、端部漏磁导致端部附近的金属部件产生较大的涡流损耗，金属器件温升较高，一些特定电机上只得采取相应的降温措施，增加了成本和故障率，降低了电机的可靠性。3、端部同时产生阻性功率消耗而发热，使绕组铜损增加、温度升高，而且浪费能量。4、端部的存在使得绕组的长度较长、电磁导线用量较大，增加了铜材和成本需求。5、端部的存在还使电机体积增大、重量增加。6、现有技术的磁芯槽部结构使得绕组嵌线较为困难、绕线和嵌线工艺较为复杂、有些电机两端空间较为狭小端部整形较为困难、嵌线专用设备耗资较大、使生产成本上升。7、为了提高槽满率，磁芯与绕组之间、或绕组与绕组之间所采用的绝缘纸或涂有的绝缘漆层较薄，有些电机绕组端部与壳体或端盖距离较近，这些地方都容易出现挤压、破损等导致绝缘层击穿、搭铁漏电等问题。8、一般绕组多为近似椭圆型结构，其最有效的直导体部分在嵌入槽内以后往往由于装配工艺问题产生弯曲、错位或错层挤压问题，同样，端部也容易出现错层挤压现象，使绝缘可靠性降低，较容易出现匝间、相间短路或漏电，增加了电机的故障率；直导体部分在槽内题产生弯曲、错位或错层挤压问题还会使磁场波形畸变，影响电机的性能。9、传统的轴向槽嵌线的电机一旦确定设计方案其相数便固定，无法调整。较为重要的另一方面是，目前新能源电动汽车采用的电机包括有：交流电机、永磁电机、开关磁阻电机等，这些电机一般仍采用具有端部绕组的传统电机结构，由于该类电机所具有的上述不足，使电动汽车的发展较大程度上受现有电机技术的制约；在车载动力电池的现有技术条件下，面对日益严格的节能和环保技术指标，如何提高电机的效率以及提高电机可靠性方面的问题成为制约电动汽车发展的一个关键技术瓶颈，因此，亟待研发高效节能的高可靠性的新型电机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，设计一种电机，能够减少或克服绕组端部带来的弊端，提高电机的效率、增加动力输出或电能输出同时节省铜材、减低成本、降低温升、提高电机可靠性；以期解决上述技术问题中的至少一个问题。为实现上述目的，依据本专利技术的第一方面，提供了一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统，其特殊之处在于，所述定子、转子、所述支撑元件以及电子控制系统组成开关磁阻方式工作的无刷电机，所述转子包括由软磁材料制成的转子磁极，所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使磁场在转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。依据本专利技术的第二方面，提供了一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统组成，其特殊之处在于，所述定子、转子、所述支撑元件以及电子控制系统组成永磁电机，所述转子包括由永磁材料制成的转子磁极，所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使磁场在转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。依据本专利技术的第三方面，提供了一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述的支撑元件以及电子控制系统组成，其特殊之处在于，所述定子、转子、所述支撑元件以及电子控制系统组成激磁电机，所述转子包括由软磁材料制成的转子磁极，所述转子还包括转子绕组，用于在所述转子绕组的激磁电流作用下激活所述转子磁极的磁场；所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使磁场在转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。依据本专利技术的第四方面，提供了一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述的支撑元件以及电子控制系统组成，其特殊之处在于，所述定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统组成永磁与激磁混合电机，其中，所述转子和所述定子这二者之中至少之一在其磁回路上附加有永磁体，用于增强所述磁回路的磁场；所述转子包括具有软磁材料制成的磁极，所述转子还包括转子绕组，用于在所述转子绕组通电时产生磁场或与所述永磁体磁场共同形成合成磁场；所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使所述磁场或与所述定子附加的永磁体产生合成磁场在所述转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。依据上述第一至第四方面任一方面所提供的周向绕组的功率电机，进一步的，还提供了一种外定子式和/或内定子式和/或侧定子式的周向绕组的功率电机，其特殊之处在于，①当所述定子为外定子时，所述定子磁芯所开槽的槽口朝向所述定子圆周内侧，形成内环槽结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统，其特征在于，所述定子、转子、所述支撑元件以及电子控制系统组成开关磁阻方式工作的无刷电机，所述转子包括由软磁材料制成的转子磁极，所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置所述定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使磁场在所述转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。

【技术特征摘要】
1.一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统，其特征在于，所述定子、转子、所述支撑元件以及电子控制系统组成开关磁阻方式工作的无刷电机，所述转子包括由软磁材料制成的转子磁极，所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置所述定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使磁场在所述转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。2.一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统组成，其特征在于，所述定子、转子、所述支撑元件以及电子控制系统组成永磁电机，所述转子包括由软磁材料制成的转子磁极，所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置所述定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使磁场在所述转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。3.一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统组成，其特征在于，所述定子、转子、所述支撑元件以及电子控制系统组成激磁电机，所述转子包括由软磁材料制成的转子磁极，所述转子还包括转子绕组，用于在所述转子绕组的激磁电流作用下激活所述转子磁极的磁场；所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述槽用于放置所述定子绕组，所述定子绕组为单线绕制或多线并绕的圆型线圈结构的周向绕组，用于在所述定子绕组通电时使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口两侧圆周被磁化为异名磁极并通过所述定子磁极引导磁场，使磁场在所述转子磁极上产生电磁力矩驱动所述转子旋转，或用于在所述转子旋转时通过磁场的变化使所述定子绕组产生感应电动势。4.一种周向绕组的功率电机，包括定子、转子、所述的支撑元件以及电子控制系统组成，其特征在于，所述定子、转子、所述定子和转子的支撑元件以及电子控制系统组成永磁与激磁混合电机，其中，所述转子和所述定子这二者之中至少之一在其磁回路上附加有永磁体，用于增强所述磁回路的磁场；所述转子包括具有软磁材料制成的磁极，所述转子还包括转子绕组，用于在所述转子绕组通电时产生磁场或与所述永磁体磁场共同形成合成磁场；所述定子包括定子磁芯和定子绕组，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圆周方向所开的槽，所述槽的走向是与所述转子的轴向及径向分别垂直的圆周方向，所述槽的槽口两侧圆周连接有定子磁极且所述定子磁极与所述转子磁极之间留有气隙，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，
申请(专利权)人：杨明，
类型：发明
国别省市：辽宁,21