一种带有三级冷却的工程车用永磁发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种带有多路水冷系统的工程车用永磁电机，包括定子和转子，所述转子具有两个径向分布的永磁体；所述定子包括双层绕组、定子铁心、定子外铁心和三级冷却系统，具有相对较好的导热率从而降低转子温度，较小的漏感、永磁体磁链谐波，电机涡流损耗和铁损小，能够与电机的控制相适应，电机转子不抖动，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种带有三级冷却的工程车用永磁发电机
本专利技术专利涉及一种高强度永磁材料制成的带有三级冷却的工程车用永磁发电机，以及应用于发电机、电动机中制成电器设备的高强度永磁材料，尤其是特殊工程车中使用的永磁电机中的永磁材料等。
技术介绍
稀土永磁材料作为一种提供能量的材料，被广泛应用于发电机、电动机、计算机、汽车、军工、医疗设施、电动工具、办公设备、家用电器等领域，随着科技的发展，对材料的性能要求越来越高，以适应高磁性、高温等特殊领域的要求，推动相关应用器件的进步。现有技术中公开过一种稀土永磁材料的制备方法，热压热变形的方法是一种制备高尺寸精度、高性能永磁材料的方法，其主要制备工艺包括永磁粉末的制备，在一定温度下压制形成热压磁体，以及对该热压磁体进行热变形形成热变形磁体粉末。在整个工艺中，对永磁粉末、热压热变形工艺等均有非常高的要求，任何一个步骤的不同或者温度的变化都可能对最终产品的性能产生至关重要的影响，导致磁性能发生较大变化以及磁场不均匀等缺陷，用于电机中因为磁场的不均匀导致电机振动大、噪音高以及无法正常运转等情况。同时无法满足高温、长期运行下电机磁性能降低的问题。中国专利CN104143402A提出进行热压热变形；CN102496437A提出一提高永磁材料的剩磁与磁能积；中国专利文献CN104078179A公开的电机运行性能不高。在发电机、电动机中，需要耐热性能好的永磁材料制成的永磁体，所谓永磁体的耐热性是特指其磁性能不因温度的升高而劣化。随着稀土磁体应用范围的不断扩大，如汽车启动电机、马达类产品及集成化CO-ROM对烧结钕铁硼需求范围的扩大，在目前小型化设备下，对高温下磁体的性能提出了更高的要求。现有技术中发现，少量富Nd的晶界相、少量Tb和Dy的添加以及细化晶粒的工艺均可有效地提高磁体的永磁性能；到目前为止，钕铁硼依然是性能最好的永磁材料之一，但是将稀土粉末与纳米晶钕铁硼磁粉混合，然后进行热压热变形，使稀土粉末对钕铁硼磁粉进行晶界扩散得到高矫顽力仍然无法较好的实现，成本比较高；同样制备具有Nd2Fe14B晶体结构的铈基永磁，但早期的相关研究成果并不理想。在中国专利CN102779602A，2014年美国通用汽车环球科技运作有限责任公司才研制成功具有商业应用价值的铈基永磁材料，其内禀矫顽力Hci(以kOe为单位)和剩磁Br(以kG为单位)的数值总和为9或更高，最大磁能积(BH)max(以MGOe为单位)的数值达到4.59。现有技术中，制成的La2Fe14B的饱和磁化强度4πMs和居里温度Tc均高于Ce2Fe14B，但其各向异性场Ha低于Ce2Fe14B，更主要的是La2Fe14B的合成十分困难，根本无法用于发电机、电动机中。在中国专利CN1557004A中已经记载，包含一种或两种以上的稀土元素的永磁体但是没有公开具体制造工艺，其公开的技术方案中添加了Zr元素，且其涉及的是烧结稀土类永久磁铁领域，因为性能不够好，剩磁、矫顽力及磁性能和价格高等缺陷，仍然没有看到相关的材料在发电机、电动机中应用。更没有相关的技术在电机中对磁材料的改进作为电机转子的部分完成电机正常运行。因此需要对电机进行特定的降温以及有效控制，比如降低负载、过流保护等方式实现电机的温度不达到预定温度，实现磁性稳定。电机中永磁材料因为高温造成的磁性改变影响电动机的性能比较常见，尤其是在直线电机、永磁同步电机中，会造成效率低下，噪声大，推力波动大，严重的影响转矩稳定性，因此需要改善电机的结构以及电机中控制电路使得电机运行中能够克服长期、大功率输出时候产生的热量影响永磁材料的磁性能，使得电机的性能发生不稳定的变化，甚至失磁的现象，给电动机、发电机产生巨大影响。永磁电机中，电机结构的细微变化，提供了不同的磁通路径，能够影响磁通的变化，产生较多的磁损耗，尤其是满负载长期运行或者电机堵转的情况下，高温能够使得永磁体的磁体结构发生变化，造成失磁或者剩余磁极化强度等发生变化，给电机的运行不稳定、或者振动、噪音等现象。永磁电机的控制中，由于已经设定的控制方式大都是固定不变的，这种设计容易造成电机控制的模式化，不能够适应因为磁性变化造成的电机性能变化，在负载中容易造成控制过度或者失度的问题。同样，现有技术中多相容错永磁电机设计中，采用分数槽集中绕组，谐波次数变少，但是幅度值变大，造成电机铁损较大；不能较好的满足永磁电机容错能力的要求的同时，提升永磁电机性能。现有的多相永磁电机的PWM算法中提出了矩阵变换的方式来适应电机中永磁体磁性的变化，但是因为磁性在不同温度下工作中负载及电流杂感等问题，受到永磁电机的漏感、永磁体磁链谐波等因素影响，因此出现电流波动大对永磁电机控制器件等产生寿命影响，并且造成永磁电机运行不稳定。尤其是施工条件恶劣的大型工程车中，温差变化大、满负载运行，以及多尘、多潮湿等极端天气的情况下，由于磁钢涡流损耗和谐波损耗等问题引起转子过度发热，温升增大，在实际操作中，实际能够升到近130度的现象，为保证施工的连续性，通常需要携带稳定运行的电机，永磁电机因受到上述条件影响通常无法适应工程需要，而本申请就是要解决上述问题，给工程用车等提供稳定运行、使用寿命长的永磁电机。
技术实现思路
本专利技术公开了一种带有多路水冷系统的工程车用永磁电机，包括定子和转子，其特征在于，所述转子具有两个径向分布的永磁体；所述定子包括双层绕组、定子铁心和定子外铁心；所述定子包括多路水冷系统。其特征在于，所述双层绕组包括内层绕组和外层绕组；所述多路水冷系统为三级水冷却系统，所述三级水冷却系统为由内到外依次设置水冷第一通道、水冷第二通道、水冷第三通道，其中，所述内层绕组的线圈和所述外层绕组的线圈分别设置在所述水冷第一通道和所述水冷第二通道之间，所述内层绕组和所述外层绕组之间间隔有硅钢片；所述水冷第三通道设置在所述水冷第二通道外部。其特征在于，所述水冷第一通道中放置有防止电磁耦合情况下磁通涡流和泄漏的三路隔离铜片，将水流隔开成四路；所述第二通道是扁平空心铜条制成；所述水冷第二通道为三面包围所述外层绕组的左侧、右侧和底侧三面设置的水冷通道；其中，所述底侧的水冷第二通道紧邻所述外层绕组。其特征在于，所述水冷第一通道、所述水冷第二通道、所述水冷第三通道中的水流的速度不同，分别为1m/s、0.8m/s、0.6m/s。其特征在于，所述定子外铁心与所述定子铁心之间采用燕尾槽的卡接结构；所述水冷第三通道设置在定子外铁心中，所述水冷第三通道独立供应冷却水。其特征在于，所述内层绕组和所述外层绕组的任意一相绕组由四个线圈串联的结构，其特征在于，所述内层绕组的线圈匝数和所述外层绕组的线圈匝数不相同。其特征在于，所述两个永磁体采用不同磁性的材料制成且不相邻。其特征在于，所述转子的极数小于所述定子的齿数。本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种永磁电机用永磁材料及其制备方法以及相应特定结构的电机，通过整体设计综合解决上面一系列问题，当然其中一环的设计也能够解决现有永磁体、电机、控制电路等环节的问题；具有较高的剩余磁极化强度、高密度和高磁能积，制备工艺简单，操作方便，有效提高了永磁电机的机械性能，同时相对较好的导热率从而降低转子温度，延长了永磁电机的使用寿命；电机具有较小的漏感、永磁体磁链谐波，电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有多路水冷系统的工程车用永磁电机，包括定子和转子，其特征在于，所述转子具有两个径向分布的永磁体；所述定子包括双层绕组、定子铁心和定子外铁心；所述定子包括多路水冷系统。

【技术特征摘要】
1.一种带有多路水冷系统的工程车用永磁电机，包括定子和转子，其特征在于，所述转子具有两个径向分布的永磁体；所述定子包括双层绕组、定子铁心和定子外铁心；所述定子包括多路水冷系统。2.根据权利要求1所述的带有多路水冷系统的工程车用永磁电机，其特征在于，所述双层绕组包括内层绕组(211)和外层绕组(212)；所述多路水冷系统为三级水冷却系统，所述三级水冷却系统为由内到外依次设置水冷第一通道(221)、水冷第二通道(222)、水冷第三通道(223)，其中，所述内层绕组的线圈和所述外层绕组的线圈分别设置在所述水冷第一通道和所述水冷第二通道之间，所述内层绕组和所述外层绕组之间间隔有硅钢片；所述水冷第三通道设置在所述水冷第二通道外部。3.根据权利要求2所述的带有多路水冷系统的工程车用永磁电机，其特征在于，所述水冷第一通道中放置有防止电磁耦合情况下磁通涡流和泄漏的三路隔离铜片(2211)，将水流隔开成四路；所述第二通道是扁平空心铜条制成；所述水冷第二通道为三面包围所述外层绕组的左侧、右侧和底侧三面设置的水冷通道；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高联学，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：山东,37