專利名稱：一種具有聚磁效應(yīng)的電動(dòng)汽車用五相永磁容錯(cuò)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電工、電機(jī)、電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，特指一種用于電動(dòng)汽車的五相永磁容 錯(cuò)電機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，使用電動(dòng)汽車成為解決能源危機(jī)和環(huán)境污染的途徑之一，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是電 動(dòng)汽車的核心部件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能是決定電動(dòng)汽車效率和性能的關(guān)鍵因數(shù)。隨著高磁能積的永磁材料的出現(xiàn)，永磁電機(jī)在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得 到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量 輕、損耗小、效率高、電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而，永磁電機(jī)是電動(dòng)汽 車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想選擇。同時(shí)，隨著具有外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的輪轂電機(jī)的出現(xiàn)，電機(jī)與車輪之間的 機(jī)械連接被成功取消，這大大提高了整車效率和可靠性。外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)輪轂永磁電機(jī)如附圖 1所示，該電機(jī)外部是外轉(zhuǎn)子3，中間是定子1，在外轉(zhuǎn)子3和定子鐵芯1之間是電樞齒4，該 電機(jī)機(jī)構(gòu)具有大的轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比，能夠在提供較大的轉(zhuǎn)矩同時(shí)降低整車質(zhì)量，但該電機(jī)具有 以下弊端首先，由于該電機(jī)的永磁體3采用表貼式，永磁體3是貼于外轉(zhuǎn)子2的內(nèi)表面上， 使得該電機(jī)的等效氣隙較大，很難實(shí)現(xiàn)弱磁調(diào)速；其次，該電機(jī)采用雙層分布繞組6，在合 理安排繞組跨度的情況下，雖然能實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁路的隔離，但不同相繞組分布在同一個(gè)槽中， 使得該電機(jī)結(jié)構(gòu)不可避免地會(huì)出現(xiàn)相間短路現(xiàn)象，從而大大降低了電機(jī)的容錯(cuò)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)輪轂電機(jī)的不足，提出一種能 產(chǎn)生聚磁效應(yīng)的電動(dòng)汽車用五相永磁容錯(cuò)電機(jī)，進(jìn)一步提高其容錯(cuò)性能，提高其可靠性和 帶故障運(yùn)行能力。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括定子、外轉(zhuǎn)子、永磁體、電樞齒和容錯(cuò)齒，外轉(zhuǎn)子設(shè) 于定子外圈，電樞齒和容錯(cuò)齒沿定子外圈周向間隔均勻分布，外轉(zhuǎn)子內(nèi)的圓周方向上徑向 且均勻地嵌入永磁體，電樞齒上繞有單層集中繞組，徑向相對(duì)的兩極單層集中繞組串聯(lián)成 一相；電樞齒和容錯(cuò)齒的總齒數(shù)是10的倍數(shù)，電樞齒和容錯(cuò)齒的總齒數(shù)與永磁體的數(shù)量不 相等，且電樞齒和容錯(cuò)齒的總齒量與永磁體數(shù)量之差不超過士4。進(jìn)一步地，外轉(zhuǎn)子上設(shè)有與永磁體數(shù)量相同的轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子槽位于永磁體和定子 之間。進(jìn)一步地，電樞齒的寬度是容錯(cuò)齒寬度的兩倍。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果
1、本發(fā)明具有高可靠性和高功率密度，有效地結(jié)合了外轉(zhuǎn)子電機(jī)和永磁體內(nèi)嵌式電機(jī) 的優(yōu)點(diǎn)，轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比高、效率高。定子上的電樞繞組為集中式繞組，端部短，安裝方便。車輪 可以和外轉(zhuǎn)子很好的集合在一起，省去了傳統(tǒng)的機(jī)械聯(lián)接。2、每個(gè)定子槽中只有一套繞組，沒有繞組的容錯(cuò)齒作為磁通回路同時(shí)也起著隔離的作用，相與相之間實(shí)現(xiàn)了電路、磁路、溫度的隔離；當(dāng)電機(jī)的某一相由于發(fā)生開路或短路 故障時(shí)，由于容錯(cuò)齒為電樞繞組提供了磁回路使得電機(jī)的互感很小，近似為零，當(dāng)某相繞組 發(fā)生故障時(shí)對(duì)其他相繞組影響甚小，因此實(shí)現(xiàn)了每相之間磁路的相互獨(dú)立，提高了電機(jī)的 可靠性和帶故障運(yùn)行能力。3、永磁體在外轉(zhuǎn)子上徑向嵌入，同時(shí)在永磁體臨近氣隙的一面開槽，使得產(chǎn)生聚 磁效應(yīng)的同時(shí)永磁體的漏磁降低，有助于減少永磁體的用量，節(jié)省電機(jī)成本和降低電機(jī)重量。


圖1是背景技術(shù)中外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)輪轂永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖； 圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3是本發(fā)明氣隙磁密與定子磁密圖； 圖4是本發(fā)明空載反電勢(shì)圖； 圖5是本發(fā)明不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)下的氣隙磁密圖1-2中1.定子；2.外轉(zhuǎn)子；3.永磁體；4.電樞齒；5.容錯(cuò)齒；6.雙層分布繞組； 7.單層集中繞組；8.轉(zhuǎn)子槽。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明為一種五相、外轉(zhuǎn)子、永磁體內(nèi)嵌式的電機(jī)結(jié)構(gòu)，由定子1、外 轉(zhuǎn)子2、永磁體3、電樞齒4、容錯(cuò)齒5和單層集中繞組7組成。定子1和外轉(zhuǎn)子2的鐵芯均 采用國(guó)內(nèi)常用的D23材料沖片疊壓而成。外轉(zhuǎn)子2設(shè)置于定子1的外圈，在外轉(zhuǎn)子2和定子1之間設(shè)置電樞齒4和容錯(cuò)齒 5，電樞齒4和容錯(cuò)齒5沿定子1外圈周向間隔均勻分布，電樞齒4和容錯(cuò)齒5之間彼此一一 間隔布置，并且電樞齒4的寬度是容錯(cuò)齒5寬度的兩倍。將永磁體3沿外轉(zhuǎn)子2的圓周方 向徑向嵌入在外轉(zhuǎn)子2內(nèi)，嵌入時(shí)，將永磁體3沿外轉(zhuǎn)子2的圓周方向徑向均勻分布。本發(fā) 明電樞齒4和容錯(cuò)齒5總齒數(shù)為10的倍數(shù)，并且電樞齒4和容錯(cuò)齒5的總齒數(shù)與永磁體3 的數(shù)量不相等，電樞齒4和容錯(cuò)齒5的總齒量與永磁體3的數(shù)量之差不超過士4個(gè)，這樣使 得電機(jī)齒部磁密是氣隙磁密的兩倍，如果想要獲得相同磁密，所用的永磁體3的數(shù)量將減 少近一倍，大大降低電機(jī)的制造成本，尤其適用于大轉(zhuǎn)矩、低成本、高可靠性的電動(dòng)汽車的 驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在外轉(zhuǎn)子2上設(shè)有與永磁體3數(shù)量相同的轉(zhuǎn)子槽8，轉(zhuǎn)子槽8位于永磁體3和定子 1之間，即在外轉(zhuǎn)子2上、并且在靠近氣隙的永磁體3處開有轉(zhuǎn)子槽8，可降低永磁體3的漏 磁。單層集中繞組7放置于相應(yīng)的定子槽內(nèi)并且繞在電樞齒4上，容錯(cuò)齒5上不繞單層集 中繞組7，這樣，兩相鄰單層集中繞組7之間由容錯(cuò)齒5隔離，在提供磁通回路的同時(shí)起到相 間物理隔離、增強(qiáng)磁路獨(dú)立性的作用，具有較高的可靠性和帶故障運(yùn)行能力，降低了轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)。單層集中繞組7采用集中繞組，將徑向相對(duì)的單層集中繞組7串聯(lián)構(gòu)成一相，使得本發(fā) 明從根本上避免了相間短路。永磁體3按切向方向勵(lì)磁，這樣的結(jié)構(gòu)保證電機(jī)輸出大轉(zhuǎn)矩 的情況下減小整車的重量。附圖3為電機(jī)的氣隙磁密和齒部磁密的圖，本發(fā)明由于將永磁體3徑向嵌入外轉(zhuǎn)子2中，并且永磁體3、電樞齒4和容錯(cuò)齒5采用合理的數(shù)量，使得每個(gè)電樞齒4和容錯(cuò)齒5 中的磁通由分布在它兩旁的永磁體3產(chǎn)生。從圖3中可看出，氣隙磁密僅為0. 74時(shí)，齒部 的磁密即為1. 5以上，電機(jī)齒部的磁密被加強(qiáng)，電機(jī)具有聚磁效應(yīng)，降低了永磁體3的用量， 有利于節(jié)省了電機(jī)的重量和成本。附圖4為電機(jī)空載時(shí)的反電勢(shì)，由于電樞齒4寬度設(shè)計(jì)成容錯(cuò)齒5寬度的兩倍，使 得電機(jī)的反電勢(shì)平頂寬度與電樞齒4和容錯(cuò)齒5寬度相等的情況有所增加。從圖4中可以 得到本發(fā)明電機(jī)的反電勢(shì)的平頂寬度處達(dá)到了 144°，使得該電機(jī)具有高可靠性和控制方 便的特性，有利于采用簡(jiǎn)單的控制策略。附圖5為本發(fā)明電機(jī)在外轉(zhuǎn)子2處是否開有轉(zhuǎn)子槽8情況下的氣隙磁密圖，由于 本發(fā)明在外轉(zhuǎn)子2上開槽，使得外轉(zhuǎn)子2形成了其特殊結(jié)構(gòu)，有利于降低永磁體的漏磁，提 高電機(jī)的氣隙磁密。
權(quán)利要求
1.一種具有聚磁效應(yīng)的電動(dòng)汽車用五相永磁容錯(cuò)電機(jī)，包括定子(1)、外轉(zhuǎn)子(2)、永 磁體(3)、電樞齒(4)和容錯(cuò)齒(5)，外轉(zhuǎn)子(2)設(shè)于定子(1)外圈，電樞齒(4)和容錯(cuò)齒(5) 沿定子(1)外圈周向間隔均勻分布，其特征是外轉(zhuǎn)子(2)內(nèi)的圓周方向上徑向且均勻地嵌 有永磁體(3)，電樞齒(4)上繞有單層集中繞組(7)，徑向相對(duì)的兩極單層集中繞組(7)串聯(lián) 成一相；電樞齒(4)和容錯(cuò)齒(5)的總齒數(shù)是10的倍數(shù)，電樞齒(4)和容錯(cuò)齒(5)的總齒數(shù) 與永磁體(3)的數(shù)量不相等，且電樞齒(4)和容錯(cuò)齒(5)的總齒量與永磁體(3)的數(shù)量之差 不超過士4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有聚磁效應(yīng)的電動(dòng)汽車用五相永磁容錯(cuò)電機(jī)，其特征 是外轉(zhuǎn)子(2)上設(shè)有與永磁體(3)數(shù)量相同的轉(zhuǎn)子槽(8)，轉(zhuǎn)子槽(8)位于永磁體(3)和定 子(1)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有聚磁效應(yīng)的電動(dòng)汽車用五相永磁容錯(cuò)電機(jī)，其特征 是電樞齒(4)的寬度是容錯(cuò)齒(5)寬度的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有聚磁效應(yīng)的電動(dòng)汽車用五相永磁容錯(cuò)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子設(shè)于定子外圈，電樞齒和容錯(cuò)齒沿定子外圈周向間隔均勻分布，外轉(zhuǎn)子內(nèi)的圓周方向上徑向且均勻地嵌入永磁體，電樞齒上繞有單層集中繞組，徑向相對(duì)的兩極單層集中繞組串聯(lián)成一相；電樞齒和容錯(cuò)齒的總齒數(shù)是10的倍數(shù)，電樞齒和容錯(cuò)齒的總齒數(shù)與永磁體的數(shù)量不相等，且電樞齒和容錯(cuò)齒的總齒量與永磁體數(shù)量之差不超過±4；外轉(zhuǎn)子上設(shè)有與永磁體數(shù)量相同的轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子槽位于永磁體和定子之間；電樞齒的寬度是容錯(cuò)齒寬度的兩倍。本發(fā)明在產(chǎn)生聚磁效應(yīng)的同時(shí)降低永磁體的漏磁，有助于減少永磁體的用量，節(jié)省電機(jī)成本和降低電機(jī)重量；提高電機(jī)的可靠性和帶故障運(yùn)行能力。
文檔編號(hào)H02K1/14GK102130559SQ20111006639
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者劉國(guó)海, 張多, 蔣彥, 趙文祥, 陳前, 龔文勝 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)