一种绕组错位轮毂电机定子及绕组错位轮毂电机装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种绕组错位轮毂电机装置，包括定子铁芯和设于定子铁芯外围的转子铁芯，定子铁芯包括多个模块化定子铁芯，每个模块化定子铁芯包括一个中间齿和分别位于中间齿两侧的两个边齿，多个模块化定子铁芯沿圆周彼此连接后形成沿圆周排列的多个齿，定子铁芯上设有三相错位绕组，三相错位绕组的绕制方式为相邻的三个模块化定子铁芯为一组，每组内每个模块化定子铁芯中相同位置的一个或两个边齿上的绕组分多层绕制，具有多层绕制绕组的边齿上绕有本相绕组和相邻模块化定子铁芯上的相位绕组，其余齿上设有单一相位绕组。本发明专利技术能够实现削弱电机由于连续极磁不平衡在反电势中感应出的偶次谐波和减小转矩脉动，提高电机输出电磁特性。

【技术实现步骤摘要】
一种绕组错位轮毂电机定子及绕组错位轮毂电机装置
本专利技术涉及电动机制造的
，并具体涉及一种绕组错位轮毂电机定子及绕组错位轮毂电机装置，适用于新能源汽车等需要外转子直驱的应用场合。
技术介绍
随着绿色低碳出行、节能减排政策的推广，新能源电动汽车分布式驱动技术逐步发展起来。分布式驱动系统相比于目前主流电动车的集中电机驱动简化了整车结构，分布式驱动将电机动力平均分配到四个独立轮子上，轮毂电机将动力、传动与制动装置均集成到轮毂内，整车驱动系统不再需要传统的机械换挡、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等装置，底盘结构简单归一，极大地节省车内空间，提升乘车舒适度。分布式驱动系统动力传动由传统的机械硬连接转化为通过总线系统的软连接，由中央控制器直接调配各轮动力，可实现整车能源的最优化控制与管理；省去原有机械传动方式带来的能量损失，提升传动效率；而且更容易实现制动过程中的能量回馈，有效节省能源。轮毂电机是分布式驱动的动力来源，轮毂电机可利用空间有限，这就对电机本体的电磁和机械设计提出了更高的要求，需要在有限的空间内设计出功率密度高，转矩脉动小，易于散热，机械强度大，抗扰能力强的外转子永磁轮毂电机。近些年来基于磁钢、硅钢和电机附属零部件成本上涨，永磁电机的价格也在持续上升，因此研发一种低成本永磁轮毂电机是新能源电动车市场的需求和社会发展的需要。电机主要有磁钢成本，硅钢铁芯成本和电机附属的端盖，轴，轴承等成本。外转子轮毂电机永磁体沿着外转子周向方向贴装且磁钢用量大。因此，为了节约电机成本，有必要对外转子永磁轮毂电机进行优化改进。申请号为（201210472407.5）的中国专利提出一种磁阻型轮毂电机结构，对电机磁钢之间的圆弧形铁芯进行了优化以减小转矩脉动，通过该专利给出的电机输出转矩波形可以看出在未对电机导磁凸极进行优化时电机转矩脉动在27%左右，通过对电机凸极铁芯优化电机转矩脉动可以降低7.5%左右。在新能源电动汽车分布直驱系统中，电机动态转矩性能的好坏将直接影响车辆动态性能，新能源电动汽车等直驱系统对电机输出电磁动态性能提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提出一种绕组错位轮毂电机定子及绕组错位轮毂电机装置，实现削弱电机由于连续极磁不平衡在反电势中感应出的偶次谐波和减小转矩脉动，提高电机输出电磁特性。为实现以上的技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种绕组错位轮毂电机装置，包括定子铁芯和设于定子铁芯外围的转子铁芯，定子铁芯包括多个模块化定子铁芯，每个模块化定子铁芯包括一个中间齿和分别位于中间齿两侧的两个边齿，每个模块化定子铁芯的三个齿呈弧形排列，所述模块化定子铁芯的数量为3的倍数，多个模块化定子铁芯沿圆周彼此连接后形成沿圆周排列的多个齿，定子铁芯上设有三相错位绕组，三相错位绕组的绕制方式为相邻的三个模块化定子铁芯为一组，每组内三个模块化定子铁芯中第一个模块化定子铁芯上设有A相线圈绕组，第二个模块化定子铁芯上设有C相线圈绕组，第三个模块化定子铁芯上设有B相线圈绕组，每个模块化定子铁芯中相同位置的一个或两个边齿上的绕组分多层绕制，每个模块化定子铁芯中具有多层绕制绕组的边齿上绕有本相绕组和相邻模块化定子铁芯上的相位绕组，其余齿上设有单一相位绕组。进一步地，该装置还包括设于定子铁芯内侧的定子支架，间隔的多个模块化定子铁芯与定子支架连为一体，其他的模块化定子铁芯设于间隔的多个模块化定子铁芯之间，相邻的模块化定子铁芯在定子铁芯压接处紧固连接。进一步地，定子铁芯包括九个模块化定子铁芯，互差120°机械角度的三个模块化定子铁芯与定子支架连为一体，其他六个模块化定子铁芯两两设于间隔的多个模块化定子铁芯之间，相邻的模块化定子铁芯在定子铁芯压接处紧固连接。进一步地，所述转子铁芯上沿圆周内侧贴有间隔设置的连续极永磁体，相邻的永磁体之间设有凸极铁芯，所述永磁体和凸极铁芯为间隔交替设置，所述凸极铁芯的形状为正弦+3次谐波形状。进一步地，所述定子铁芯与设于定子铁芯内侧的定子支架固接，定子支架套设于轴上且与轴固接。进一步地，所述转子铁芯与转子铁芯两侧的端盖连接，转子铁芯两侧的端盖通过转子铁芯两侧的轴承与轴连接。进一步地，模块化定子铁芯上的绕组绕制方式适用于电机槽数和极数相差1的单元电机和以此类单元电机为子电机的电机，单元电机极数和槽数满足Ns=2P±1，Ns为单元电机定子铁芯槽数，P为单元电机极对数，其中，以3槽2极为单元电机的电机除外。一种绕组错位轮毂电机定子，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯包括多个模块化定子铁芯，每个模块化定子铁芯包括一个中间齿和分别位于中间齿两侧的两个边齿，每个模块化定子铁芯的三个齿呈弧形排列，所述模块化定子铁芯的数量为3的倍数，多个模块化定子铁芯沿圆周彼此连接后形成沿圆周排列的多个齿，定子铁芯上设有三相错位绕组，三相错位绕组的绕制方式为相邻的三个模块化定子铁芯为一组，每组内三个模块化定子铁芯中第一个模块化定子铁芯上设有A相线圈绕组，第二个模块化定子铁芯上设有C相线圈绕组，第三个模块化定子铁芯上设有B相线圈绕组，每个模块化定子铁芯中相同位置的一个或两个边齿上的绕组分多层绕制，每个模块化定子铁芯中具有多层绕制绕组的边齿上绕有本相绕组和相邻模块化定子铁芯上的相位绕组，其余齿上设有单一相位绕组。进一步地，还包括设于定子铁芯内侧的定子支架，间隔的多个模块化定子铁芯与定子支架连为一体，其他的模块化定子铁芯设于间隔的多个模块化定子铁芯之间，相邻的模块化定子铁芯在定子铁芯压接处紧固连接。进一步地，定子铁芯包括九个模块化定子铁芯，互差120°机械角度的三个模块化定子铁芯与定子支架连为一体，其他六个模块化定子铁芯两两设于间隔的多个模块化定子铁芯之间，相邻的模块化定子铁芯在定子铁芯压接处紧固连接。本专利技术采用模块化定子铁芯，便于电机批量生产，尤其采用互差120°机械角度的三个模块化定子铁芯与定子支架连为一体，其他模块化定子铁芯设于之间的方式，使得模块化定子铁芯组装方便，组装后牢固可靠；模块化定子铁芯上绕有相绕组偏移的三相绕组，每个模块化定子铁芯中具有多层绕制绕组的边齿上绕有本相绕组和相邻模块化定子铁芯上的相位绕组，边齿上的多层绕组的相位不同，其余的齿上线圈绕组方式不变，属于各相的线圈按照设计的绕组错位相带依次连接，此绕组连接方式降低了由于连续极磁路不对称在线圈中感应出的偶次谐波反电势，可以降低转矩脉动，提高电机电磁性能。特别地，采用一个齿上的绕组分上下两层绕制，上层绕组和下层绕组的相位不同，其余的齿上线圈绕组方式不变，两层的基波绕组系数最大，该结构的电机实现了更好的连续极电机的基波绕组因数和磁不平衡的抑制效果，并提高了电机的功率密度和电磁性能。电机转子为连续极即永磁体都为相同极性（同为S极或同为N极），电机转子上连续级永磁体之间的凸极铁芯采用正弦+3次谐波形状引起的不均匀气隙，优化了气隙磁密波形，减小了转矩脉动，提高了输出转矩动态性能，该电机结构适用于永磁无刷交流电机驱动系统。经有限元证明，上述的电机结构在节约一半永磁体用量的同时还可以保证较好的输出电磁特性。附图说明图1是本专利技术一种绕组错位连续极永磁电机剖面示意图。图2是本专利技术一种绕组错位连续极永磁电机截面示意图。图3是本专利技术一种绕组错位连续极永磁电机3个模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绕组错位轮毂电机装置，包括定子铁芯和设于定子铁芯外围的转子铁芯（11），其特征在于，定子铁芯包括多个模块化定子铁芯（12），每个模块化定子铁芯（12）包括一个中间齿和分别位于中间齿两侧的两个边齿，每个模块化定子铁芯的三个齿呈弧形排列，所述模块化定子铁芯的数量为3的倍数，多个模块化定子铁芯（12）沿圆周彼此连接后形成沿圆周排列的多个齿，定子铁芯上设有三相错位绕组（24），三相错位绕组（24）的绕制方式为相邻的三个模块化定子铁芯为一组，每组内三个模块化定子铁芯中第一个模块化定子铁芯上设有A相线圈绕组，第二个模块化定子铁芯上设有C相线圈绕组，第三个模块化定子铁芯上设有B相线圈绕组，每个模块化定子铁芯（12）中相同位置的一个或两个边齿上的绕组分多层绕制，每个模块化定子铁芯（12）中具有多层绕制绕组的边齿上绕有本相绕组和相邻模块化定子铁芯上的相位绕组，其余齿上设有单一相位绕组。

【技术特征摘要】
1.一种绕组错位轮毂电机装置，包括定子铁芯和设于定子铁芯外围的转子铁芯（11），其特征在于，定子铁芯包括多个模块化定子铁芯（12），每个模块化定子铁芯（12）包括一个中间齿和分别位于中间齿两侧的两个边齿，每个模块化定子铁芯的三个齿呈弧形排列，所述模块化定子铁芯的数量为3的倍数，多个模块化定子铁芯（12）沿圆周彼此连接后形成沿圆周排列的多个齿，定子铁芯上设有三相错位绕组（24），三相错位绕组（24）的绕制方式为相邻的三个模块化定子铁芯为一组，每组内三个模块化定子铁芯中第一个模块化定子铁芯上设有A相线圈绕组，第二个模块化定子铁芯上设有C相线圈绕组，第三个模块化定子铁芯上设有B相线圈绕组，每个模块化定子铁芯（12）中相同位置的一个或两个边齿上的绕组分多层绕制，每个模块化定子铁芯（12）中具有多层绕制绕组的边齿上绕有本相绕组和相邻模块化定子铁芯上的相位绕组，其余齿上设有单一相位绕组。2.根据权利要求1所述的绕组错位轮毂电机装置，其特征在于，该装置还包括设于定子铁芯内侧的定子支架（26），间隔的多个模块化定子铁芯（12）与定子支架（26）连为一体，其他的模块化定子铁芯（12）设于所述间隔的多个模块化定子铁芯（12）之间，相邻的模块化定子铁芯（12）在定子铁芯压接处（15）紧固连接。3.根据权利要求2所述的绕组错位轮毂电机装置，其特征在于，定子铁芯包括九个模块化定子铁芯（12），互差120°机械角度的三个模块化定子铁芯与定子支架连为一体，其他六个模块化定子铁芯两两设于间隔的多个模块化定子铁芯之间，相邻的模块化定子铁芯在定子铁芯压接处（15）紧固连接。4.根据权利要求1所述的绕组错位轮毂电机装置，其特征在于，所述转子铁芯（11）上沿圆周内侧贴有间隔设置的连续极永磁体（13），相邻的永磁体（13）之间设有凸极铁芯（14），所述永磁体（13）和凸极铁芯（14）为间隔交替设置，所述凸极铁芯（14）的形状为正弦+3次谐波形状。5.根据权利要求1所述的绕组错位轮毂电机装置，其特征在于，所述定子铁芯与设于定子铁芯内侧的定子支架（26）固接，定子支架（26）套设于轴（29）上且与轴（29）固接。6.根据权利要求1所述的绕组错位轮毂电机装置，其特征在于，所述转子铁芯（11）与转子铁芯两侧的端盖（21，25）连接，转子铁芯两侧的端盖（21，25）通过转子铁芯两侧的轴承（22，28）与轴（29）连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，李烽，夏超，李健，孙海阳，张露锋，张建亚，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32