專利名稱：：一種電動汽車用永磁無刷輪電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種永磁無刷輪電機，尤其涉及一種一種電動汽車用永磁無刷輪電機，屬于電機
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：汽車的排氣污染、噪聲、燃油存放的火災(zāi)隱患等問題，越來越引起人們的關(guān)注，電動汽車成為汽車發(fā)展新發(fā)向，其中驅(qū)動電機和傳動系統(tǒng)是電動汽車的心臟。電動車驅(qū)動電機主要有交流感應(yīng)電動機和永磁直流無刷電機。電機轉(zhuǎn)速較高，均不能直接驅(qū)動，必須通過傳動鏈減速才能驅(qū)動車輪，在電動汽車能源(蓄電池)供給十分寶貴的情況下，不得不將一部分能量消耗于效率頗低的傳動鏈，增加體積、重量、噪聲和降低可靠性。目前也在研制直接驅(qū)動永磁無刷輪電機，但研究途徑、思維方式還擺脫不了電動自行車和電動摩托車設(shè)計的要領(lǐng)上。電動汽車的驅(qū)動與電動自行車、摩托車驅(qū)動是完全不同的設(shè)計概念，必須考慮如下功能高效、寬調(diào)速、轉(zhuǎn)矩波動、線性度、過載能力、快速響應(yīng)等。永磁直流無刷電機(BLM)有很多優(yōu)點，但電樞勵磁為"非圓形跳躍式"的旋轉(zhuǎn)磁場，存在較大的轉(zhuǎn)矩波動，同時目前的電動汽車用永磁無刷輪電機存在機械特性差、效率低、啟動轉(zhuǎn)矩小、過載能力低、線性度差、調(diào)速范圍窄等缺陷，影響電機平穩(wěn)低噪運行。電動汽車用大功率永磁無刷輪電機(10KW-50KW)綜合性能要求更高，更難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電動汽車用永磁無刷輪電機。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種電動汽車用永磁無刷輪電機，包括機殼和機殼內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子，所述定子包括固定在機殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組，其特征在于所述定子鐵芯包括定子磁軛、定子槽和定子齒，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼、或均勻鑲有裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼，所述徑向磁化矩形條狀磁鋼或裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼與極靴構(gòu)成永磁磁極。極靴可防止電樞反應(yīng)引起磁鋼去磁危險。內(nèi)置式永磁能產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，利于高速運行和頻繁啟動，實現(xiàn)高效、高出力、寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運行。裂開型兩塊磁鋼磁力線向極靴(磁極)靠近，并匯聚于磁極中心形成一個極，有弱磁擴速、恒功率調(diào)速、聚磁和提高出力功效。進一步地，上述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，所述極靴的外圓為非同心弧形曲面，使定轉(zhuǎn)子間形成不均勻?qū)ΨQ徑向氣隙，使電機具有聚磁，改善氣隙磁場波形、降低轉(zhuǎn)矩波動、抑制靜態(tài)和動態(tài)電樞反應(yīng)、提高過載能力。更進一步地，上述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼或裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼與極靴構(gòu)成的永磁磁極間設(shè)置隔磁磁橋，保證隔磁磁橋截面處磁路高度飽和，減少漏磁，增加有效磁通，提高出力。更進一步地，上述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有的徑向磁化矩形條狀磁鋼，磁鋼在鐵芯內(nèi)徑向插入深度不等，可增加永磁磁通、磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，減少轉(zhuǎn)矩波動，提高出力。再進一步地，上述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼，其鑲磁鋼槽的空槽寬度不等，可增加磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，減少轉(zhuǎn)矩波動，實現(xiàn)高出力、寬調(diào)速的平穩(wěn)運行。再進一步地，上述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼，其鑲磁鋼槽的空槽角度即極弧角不同，可增加磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，顯著減少轉(zhuǎn)矩波動，使電機綜合品質(zhì)提高，實現(xiàn)寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運行。本實用新型技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在①本實用新型設(shè)計獨特、結(jié)構(gòu)新穎，為內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)工藝簡單，采用鑲?cè)刖匦螚l狀磁鋼，免氧化、易加工、充磁、省材并容易固定；轉(zhuǎn)子表面平滑，動平衡好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，特別有利于電動汽車用高功率驅(qū)動電機高速運行和頻繁起動；轉(zhuǎn)子為凸極效應(yīng)(凸極率)顯著，起動特性好，過載能力強，高功率比，便于弱磁擴速和恒功率調(diào)速，使電機能高功率、寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運行；②電機定轉(zhuǎn)子間為不均勻?qū)ΨQ徑向氣隙，具有聚磁、改善氣隙磁場波形、降低轉(zhuǎn)矩波動、抑制靜態(tài)和動態(tài)電樞反應(yīng)、提高過載能力；③裂開型兩塊磁鋼有弱磁擴速、恒功率調(diào)速、聚磁和提高出力功效；④電機磁極間設(shè)置隔磁磁橋，減少漏磁，增加有效磁通，提高出力、功率重量比、功率體積比和效率；⑤在電機永磁轉(zhuǎn)子中，調(diào)節(jié)磁鋼在鐵芯內(nèi)徑向插入深度，調(diào)節(jié)鑲磁鋼槽的空槽寬度和調(diào)節(jié)極弧角，增加永磁磁通、磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，減少轉(zhuǎn)矩波動。以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進一步說明圖la:內(nèi)置式(徑向磁化矩形磁鋼)永磁無刷輪電機剖面示意圖lb:內(nèi)置式(裂開型徑向磁鋼)永磁無刷輪電機剖面示意圖；圖1C:內(nèi)置式(轉(zhuǎn)子極靴外圓為非同心弧形曲面)永磁無刷輪電機剖面示意圖2:內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子剖面圖3:內(nèi)置式裂開型永磁無刷輪電機剖面圖4:內(nèi)置式裂開型永磁無刷輪電機轉(zhuǎn)矩曲線示意圖5:內(nèi)置式矩形和裂開型永磁無刷輪電機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性示意圖6:按箭頭方向調(diào)節(jié)磁鋼徑向插入深度的內(nèi)置式永磁無刷輪電機剖面圖7:磁鋼空槽寬度不同的內(nèi)置式永磁無刷輪電機剖面圖8:內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子剖面示意圖9a、9b、9c:內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子磁極極弧角示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表-<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實施方式一種電動汽車用永磁無刷輪電機，包括機殼和機殼內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子，定子包括固定在機殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組，機殼兼作定子導(dǎo)磁磁軛，圖la、lb所示，定子鐵芯包括定子磁軛l、定子槽2和定子齒3，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸7和轉(zhuǎn)子鐵芯6，轉(zhuǎn)子鐵芯6內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼5a，如圖la，或轉(zhuǎn)子鐵芯6內(nèi)圓周方向均勻鑲有裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼5b，如圖lb，徑向磁化矩形條狀磁鋼5a或裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼5b與極靴4構(gòu)成永磁磁極，極靴4可防止電樞反應(yīng)引起磁鋼去磁危險。圖lb，裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼5b與極靴4組成永磁磁極，裂開型兩塊磁鋼有弱磁擴速、恒功率調(diào)速、聚磁和提高出力功效，兩塊徑向磁鋼的磁通同時通過極靴4擠向氣隙，有效地增加氣隙磁密，電機出力與氣隙磁密成正比，從而顯著提高了出力，相應(yīng)地也提高了過載能力和快速響應(yīng)。圖3永磁轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有裂開型徑向磁鋼5b，除了永磁回路A產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩外，內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子還有磁阻回路B產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，其曲線如圖4所示，同步轉(zhuǎn)矩Cl與磁阻轉(zhuǎn)矩C2疊加成合成轉(zhuǎn)矩C3，有弱磁擴速和恒功率調(diào)速作用。如圖lc所示，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼5a，永磁轉(zhuǎn)子極靴4外圓為經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的非同心弧形曲面，極靴4中央氣隙小，向兩邊氣隙逐漸變大，使定轉(zhuǎn)子間形成不均勻?qū)ΨQ徑向氣隙，使電機具有聚磁，改善氣隙磁場波形、使氣隙磁場接近正弦波，降低電機噪音、轉(zhuǎn)矩波動，抑制靜態(tài)和動態(tài)電樞反應(yīng)、提高過載能力，同時內(nèi)置式永磁能產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，利于高速運行和頻繁啟動，實現(xiàn)高效、高出力、寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運行。轉(zhuǎn)子磁極由內(nèi)置式徑向或裂開型徑向磁鋼和極靴組成，導(dǎo)磁極靴漏磁會很大，因此，在磁極間設(shè)置隔磁磁橋8，如圖2，保證隔磁磁橋截面處磁路高度飽和，導(dǎo)磁系數(shù)減小，減少磁橋處分流磁通，減少漏磁，增加有效磁通，提高出力。圖5內(nèi)置式永磁無刷輪電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，曲線D為內(nèi)置式徑向磁鋼，曲線E為內(nèi)置式裂開型徑向磁鋼，可見，內(nèi)置式裂開型有明顯的弱磁擴速和恒功率特性。圖6所示按箭頭方向調(diào)節(jié)磁鋼徑向插入深度的內(nèi)置式永磁無刷輪電機剖面，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼5a，調(diào)節(jié)磁鋼5a在鐵芯內(nèi)徑向插入深度，可增加永磁磁通、磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，減少轉(zhuǎn)矩波動。圖7所示磁鋼空槽寬度不同的內(nèi)置式永磁無刷輪電機剖面，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼5a，調(diào)節(jié)磁鋼槽9的空槽寬度，可增加磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，減少轉(zhuǎn)矩波動，使電機綜合品質(zhì)提高。圖8、圖9a、9b、9c所示內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子磁極，其極弧角10、極距11，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼5a，調(diào)節(jié)鑲磁鋼槽的空槽角度，即調(diào)節(jié)每極的極弧角10，相鄰極的極弧角均不相等，合理調(diào)節(jié)極弧角IO可增加磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，顯著減少轉(zhuǎn)矩波動。調(diào)節(jié)極弧角10可使轉(zhuǎn)矩波動減少70%，使電機綜合品質(zhì)大幅度提高，實現(xiàn)寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運行。綜上所述，本實用新型內(nèi)置式結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)表面貼裝式(磁鋼貼于轉(zhuǎn)子鐵芯外圓表面)相比，具有以下優(yōu)點①生產(chǎn)工藝簡單，采用矩形條狀磁鋼，易加工、充磁、省材并容易固定；②轉(zhuǎn)子表面平滑，動平衡好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于高速運行和頻繁起動；③轉(zhuǎn)子為典型的凸極結(jié)構(gòu)，凸極效應(yīng)(凸極率)顯著，起動特性好，過載能力強，便于弱磁擴速和恒功率調(diào)速，使電機能高功率、寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運行。需強調(diào)的是，本實用新型一種電動汽車用永磁無刷輪電機，電機定轉(zhuǎn)子間為不均勻?qū)ΨQ徑向氣隙，具有聚磁、改善氣隙磁場波形、降低轉(zhuǎn)矩波動、抑制靜態(tài)和動態(tài)電樞反應(yīng)、提高過載能力。裂開型兩塊磁鋼有弱磁擴速、恒功率調(diào)速、聚磁和提高出力功效。電機磁極間設(shè)置隔磁磁橋，減少漏磁，增加有效磁通，提高出力、功率重量比、功率體積比和效率。在電機永磁轉(zhuǎn)子中，調(diào)節(jié)磁鋼在鐵芯內(nèi)徑向插入深度，調(diào)節(jié)鑲磁鋼槽的空槽寬度和調(diào)節(jié)極弧角，增加永磁磁通、磁阻轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩，減少轉(zhuǎn)矩波動。功能卓越，使用方便，經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)顯著，應(yīng)用前景看好。以上僅是本實用新型的具體應(yīng)用范例，對本實用新型的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型權(quán)利保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種電動汽車用永磁無刷輪電機，包括機殼和機殼內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子，所述定子包括固定在機殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組，其特征在于所述定子鐵芯包括定子磁軛(1)、定子槽(2)和定子齒(3)，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸(7)和轉(zhuǎn)子鐵芯(6)，所述轉(zhuǎn)子鐵芯(6)內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼(5a)、或均勻鑲有裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼(5b)，所述徑向磁化矩形條狀磁鋼(5a)或裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼(5b)與極靴(4)構(gòu)成永磁磁極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，其特征在于所述極靴(4)的外圓為非同心弧形曲面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，其特征在于所述徑向磁化矩形條狀磁鋼(5a)或裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼(5b)與極靴(4)構(gòu)成的永磁磁極間設(shè)置隔磁磁橋(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯(6)內(nèi)圓周方向均勻鑲有的徑向磁化矩形條狀磁鋼(5a)，磁鋼(5a)在鐵芯內(nèi)徑向插入深度不等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯(6)內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼(5a)，其鑲磁鋼槽(9)的空槽寬度不等。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車用永磁無刷輪電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯(6)內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼(5a)，其鑲磁鋼槽的空槽角度即極弧角(10)不同。專利摘要本實用新型涉及一種電動汽車用永磁無刷輪電機，包括機殼和機殼內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子，定子包括固定在機殼內(nèi)壁的定子鐵芯和定子繞組，定子鐵芯包括定子磁軛、定子槽和定子齒，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓周方向均勻鑲有徑向磁化矩形條狀磁鋼、或均勻鑲有裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼，徑向磁化矩形條狀磁鋼或裂開型徑向磁化矩形條狀磁鋼與極靴構(gòu)成永磁磁極。轉(zhuǎn)子極靴外圓為非同心弧形曲面，形成不均勻?qū)ΨQ徑向氣隙；磁極間設(shè)置隔磁磁橋，保證隔磁磁橋截面處磁路高度飽和；調(diào)節(jié)磁鋼在鐵芯內(nèi)徑向插入深度、鑲磁鋼槽的空槽寬度、鑲磁鋼槽的空槽角度、極弧角等，實現(xiàn)高效、高出力、寬調(diào)速、快響應(yīng)的平穩(wěn)運行。文檔編號H02K1/12GK201130876SQ20072004486公開日2008年10月8日申請日期2007年11月12日優(yōu)先權(quán)日2007年11月12日發(fā)明者林德芳,崗胡,陳文英申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)和鑫電器有限公司