專利名稱：電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)。
背景技術(shù)：
混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)是一種并聯(lián)型混合勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)。與永磁同步電動(dòng)機(jī)相比， 混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)(1)混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上裝有鐵極，勵(lì)磁磁阻小，調(diào)磁能力強(qiáng)，而且通過(guò)改變勵(lì)磁電流的方向可以實(shí)現(xiàn)反向調(diào)磁，調(diào)磁范圍寬，調(diào)磁損耗小，效率高。由于電樞磁場(chǎng)主要走鐵極磁路，永磁極無(wú)退磁風(fēng)險(xiǎn)。(2)混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上一半是鐵極，一半是永磁極，相同容量條件下，其磁鋼用量比永磁同步電動(dòng)機(jī)減少約一半。(3)混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)高速時(shí)若失去弱磁控制，其氣隙磁通只有永磁同步電動(dòng)機(jī)的一半左右，此時(shí)電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)減半，基本上可以控制在安全電壓范圍內(nèi)。如2010 年永磁同步電動(dòng)機(jī)失去弱磁、最高轉(zhuǎn)速時(shí)的峰值電壓為其直流供電電壓近一倍，若采用混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，失去弱磁、最高轉(zhuǎn)速時(shí)的峰值電壓接近直流供電電壓。(4) 混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制策略比較靈活，它有3個(gè)電流(即勵(lì)磁電流、直軸電流、和交軸電流可以用來(lái)控制，使混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)的效率優(yōu)化成為可能。(5)混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)增磁和弱磁時(shí)對(duì)氣隙磁場(chǎng)以及電樞繞組電動(dòng)勢(shì)波形影響小。應(yīng)特別說(shuō)明的是，與永磁同步電動(dòng)機(jī)相比，混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)需增設(shè)導(dǎo)磁機(jī)殼和直流勵(lì)磁繞組，因而會(huì)增加一些銅鐵材料成本，但由于磁鋼用量減小了一半，兩者相抵，混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的材料成本還會(huì)有下降。此外，混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)直流勵(lì)磁繞組位于電機(jī)定子側(cè)，不需要采用電刷和滑環(huán)機(jī)構(gòu)送入勵(lì)磁電流，免維護(hù)，可靠性高，如同時(shí)采用內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，完全可以滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)高轉(zhuǎn)速的要求。綜上所述，與普通永磁同步電機(jī)以及其它型式的混合勵(lì)磁同步電機(jī)相比，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)十分明顯；特別是混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)具有雙向調(diào)磁能力，可以達(dá)到很寬的調(diào)速范圍，是純電動(dòng)汽車的理想驅(qū)動(dòng)電機(jī)。十多年來(lái)，在權(quán)威期刊和國(guó)際會(huì)議上，發(fā)表了不少混合勵(lì)磁電機(jī)的相關(guān)研究論文， 提出了許多不同形式的混合勵(lì)磁電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但這些混合勵(lì)磁同步電機(jī)都存在一些問(wèn)題1、是轉(zhuǎn)子磁鋼固定結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在磁鋼上面覆蓋永磁極罩，通過(guò)端部壓板和拉桿加以固定，而且在永磁極和鐵極之間加裝了切向支撐結(jié)構(gòu)，這些都給轉(zhuǎn)子制造和裝配帶來(lái)麻煩； 同時(shí)，這種拼裝起來(lái)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也難以承受每分鐘萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的高轉(zhuǎn)速。2、是功率密度不高。 3、是控制策略有待完善。從相關(guān)文獻(xiàn)和公布的專利來(lái)看，日本Meidensha公司混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)樣機(jī)采用開(kāi)環(huán)弱磁控制，將檢測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)與轉(zhuǎn)矩指令比較后通過(guò)查表方式得到磁鏈指令，再通過(guò)計(jì)算得到直流勵(lì)磁電流指令。這種開(kāi)環(huán)控制方式比較簡(jiǎn)單，對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性高，特別是對(duì)于混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，電機(jī)參數(shù)的變化規(guī)律比較復(fù)雜，也不能像永磁同步電動(dòng)機(jī)那樣有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)，日本Meidensha公司提出的效率優(yōu)化策略采用的是通過(guò)損耗模型計(jì)算的方法來(lái)確定電流及勵(lì)磁給定，這種方法的優(yōu)化效果也完全取決于電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確程度。因此，這種控制策略在電動(dòng)汽車各種工況中的適應(yīng)性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述不足之處而提供一種轉(zhuǎn)子磁鋼固定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、適應(yīng)電動(dòng)汽車各種工況的電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)解決解決方案是一種電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座、前端蓋、后端蓋、旋轉(zhuǎn)變壓器、繞組溫升檢測(cè)器及引出線和緊固部件。其中定子包括機(jī)殼、定子鐵心、直流勵(lì)磁繞組、交流繞組，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、磁鋼、軸套壓圈、隔磁壓環(huán)、轉(zhuǎn)子鐵心軸，其特征在于轉(zhuǎn)子采用內(nèi)置式磁鋼，磁鋼鑲嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)部。本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述定子鐵心為兩段定子鐵心，轉(zhuǎn)子鐵心為兩段轉(zhuǎn)子鐵心，兩段轉(zhuǎn)子鐵心在軸向方向錯(cuò)開(kāi)一個(gè)規(guī)定的角度，使其中一段轉(zhuǎn)子鐵心的永磁極和另一段轉(zhuǎn)子鐵心的鐵極相對(duì)。本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述兩段轉(zhuǎn)子鐵心的中間間隙部位有直流勵(lì)磁繞組，直流勵(lì)磁繞組固定在定子上。本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述定子的機(jī)殼采用導(dǎo)磁機(jī)殼。本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述轉(zhuǎn)子鐵心外圓柱面上軸向設(shè)有間隔槽，兩相鄰間隔槽之間形成凸臺(tái)；磁鋼呈“V”型鑲嵌在相隔的凸臺(tái)內(nèi)部。本發(fā)明首次提出在混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)中采用內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，即磁鋼鑲嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)部。這種結(jié)構(gòu)磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡(jiǎn)單。Meidensha公司混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)樣機(jī)最高轉(zhuǎn)速不高，限制了電機(jī)的調(diào)速范圍，沒(méi)有充分發(fā)揮混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)雙向調(diào)磁、 調(diào)速范圍寬的優(yōu)勢(shì)，功率密度不高，也不利于在純電動(dòng)汽車中的應(yīng)用。我們?cè)O(shè)計(jì)并試制一臺(tái)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用、峰值功率70kW混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)樣機(jī)及其控制器，該樣機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 12000 r/min，功率密度為1.4 kW/kG，峰值功率、最高轉(zhuǎn)速和功率密度比日本Meidensha公司混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)樣機(jī)均有明顯提高。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡(jiǎn)單，雙向調(diào)磁、調(diào)速范圍寬，功率密度高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明主要用于電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)。


圖1是本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
如圖1至圖3所示。電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)由定子1、轉(zhuǎn)子2、機(jī)座6、前端蓋3、后端蓋4、旋轉(zhuǎn)變壓器5、繞組溫升檢測(cè)器及引出線和緊固部件構(gòu)成。其中定子包括導(dǎo)磁機(jī)殼 7、定子鐵心8，直流勵(lì)磁繞組9、交流繞組10 ；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心11、磁鋼12、軸套壓圈15、 隔磁壓環(huán)13、轉(zhuǎn)子鐵心軸14。轉(zhuǎn)子鐵心11外圓柱面上軸向形成8道間隔槽，8道間隔槽之間形成8條凸臺(tái)，其中間隔分布的4條凸臺(tái)上形成“V”字型磁鋼安裝孔。每條凸臺(tái)的“V”字型磁鋼安裝孔內(nèi)安裝2條磁鋼12，呈“V”型鑲嵌在凸臺(tái)內(nèi)部。定子鐵心8為兩段定子鐵心8，轉(zhuǎn)子鐵心11為與兩段定子鐵心8配合的兩段轉(zhuǎn)子鐵心11。兩段轉(zhuǎn)子鐵心11在軸向方向錯(cuò)開(kāi)一個(gè)規(guī)定的角度，使其中一段轉(zhuǎn)子鐵心11的永磁極和另一段轉(zhuǎn)子鐵心11的鐵極相對(duì)。兩段轉(zhuǎn)子鐵心11中間間隙部位有直流勵(lì)磁繞組9，固定在定子1上。本發(fā)明首次提出在混合勵(lì)磁同步電機(jī)中采用內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡(jiǎn)單。其具體實(shí)施步驟為第一步，兩段轉(zhuǎn)子鐵心11疊裝成型后，嵌放磁鋼12，磁鋼12放置請(qǐng)注意左、右轉(zhuǎn)子鐵心11磁極極性相反，如左邊全為N極，右邊全為 S極；第二步，安裝軸套壓圈15，并用拉桿16固定；第三步，將轉(zhuǎn)子鐵心11壓裝在轉(zhuǎn)軸14 內(nèi)，二個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心11相互錯(cuò)開(kāi)一個(gè)規(guī)定的角度裝配。本發(fā)明提出的混合勵(lì)磁同步電機(jī)樣機(jī)的最高轉(zhuǎn)速得到提高，從而加寬了電機(jī)的調(diào)速范圍，充分發(fā)揮了混合勵(lì)磁同步電機(jī)雙向調(diào)磁、調(diào)速范圍寬的優(yōu)勢(shì)，功率密度得到提高， 也有利于在純電動(dòng)汽車中的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)，包括定子(1)、轉(zhuǎn)子O)、機(jī)座(6)、前端蓋(3)、后端蓋(4)、旋轉(zhuǎn)變壓器( 和繞組溫升檢測(cè)器，其中定子(1)包括機(jī)殼(7)、定子鐵心(8)、直流勵(lì)磁繞組(9)、交流繞組(10)，轉(zhuǎn)子(2)包括轉(zhuǎn)子鐵心(11)、磁鋼(12)、軸套壓圈(15) JB 磁壓環(huán)(13)、轉(zhuǎn)子鐵心軸(14)，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)采用內(nèi)置式磁鋼(12)，磁鋼(12)鑲嵌在轉(zhuǎn)子⑵內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)，其特征在于所述定子鐵心(8) 為兩段定子鐵心(8)，轉(zhuǎn)子鐵心(11)為兩段轉(zhuǎn)子鐵心(11)，兩段轉(zhuǎn)子鐵心(11)在軸向方向錯(cuò)開(kāi)一個(gè)規(guī)定的角度，使其中一段轉(zhuǎn)子鐵心(11)的永磁極和另一段轉(zhuǎn)子鐵心(11)的鐵極相對(duì)。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)，其特征在于所述兩段轉(zhuǎn)子鐵心 (11)的中間間隙部位有直流勵(lì)磁繞組(9)，直流勵(lì)磁繞組(9)固定在定子(1)上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)，其特征在于所述定子(1) 的機(jī)殼(7)采用導(dǎo)磁機(jī)殼。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵心 (11)外圓柱面上軸向設(shè)有間隔槽，兩相鄰間隔槽之間形成凸臺(tái)；磁鋼(1 呈“V”型鑲嵌在相隔的凸臺(tái)內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)。屬于汽車電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。它主要是解決現(xiàn)有混合勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)不適合用于汽車電機(jī)的問(wèn)題。它的主要特征是包括定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座、前端蓋、后端蓋、旋轉(zhuǎn)變壓器和繞組溫升檢測(cè)器，其中定子包括機(jī)殼、定子鐵心、直流勵(lì)磁繞組、交流繞組，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、磁鋼、軸套壓圈、隔磁壓環(huán)、轉(zhuǎn)子鐵心軸，轉(zhuǎn)子采用內(nèi)置式磁鋼，磁鋼鑲嵌在轉(zhuǎn)子內(nèi)部，轉(zhuǎn)子的兩端轉(zhuǎn)子鐵心在軸向方向錯(cuò)開(kāi)一個(gè)規(guī)定的角度，使一段鐵心的永磁極和另一段鐵心的鐵極相對(duì)。本發(fā)明具有磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡(jiǎn)單，雙向調(diào)磁、調(diào)速范圍寬，功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，主要用于電動(dòng)汽車混合勵(lì)磁同步電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K1/28GK102570752SQ201210022368
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者劉軍, 張志斌, 李新華, 檀銀身, 潘明安, 趙玉峰, 韓巍, 高幼民 申請(qǐng)人:襄陽(yáng)宇清傳動(dòng)科技有限公司