CN105743314A - 一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机 - Google Patents

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Abstract

一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，其定子的外圆对称切边；转子外圆弧为偏心结构；转子前后端面均覆盖有铝合金盖板；定子的槽数为12槽，转子的磁极设为10极，转子上的磁钢为内置“一”字型磁钢；其有益效果是从定子、转子的结构及转子的保护装置方面进行了整体性的配套创新，可以节约硅钢带，降低制造成本；减少转矩波动，降低噪声；简化磁钢的装配工艺，防止转子转动的过程中磁钢甩出；有效的提高电机的电磁转矩，提升电机的转矩输出；可有效的降低无刷电机的齿槽转矩，减小电机的转矩波动，从而减小了电机运行中的振动和噪音；可以节约磁钢消耗，降低电机的生产成本；使得这样制作的稀土永磁直流无刷电机总体上提高了都能转换效率，性能大大提高。

Description

一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机
技术领域
本发明涉及一种电机，特别是一种用于老年代步车的超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机。
背景技术
目前市场上老年代步车使用的稀土永磁直流无刷电机，极槽配合为8极12槽，电机转子磁钢为表贴式。此种极槽配合的电机的绕组系数只有0.866，造成电机的电磁转矩较低；而且其LMC较小，电机存在较高的齿槽转矩，使电机振动和噪音较大；转子磁钢采用表贴式装配时容易造成磁钢破碎或粘附上铁屑导致电机扫膛，并且采用这种结构的转子在高速转动时磁钢容易飞出，造成电机骤停引发事故。原始的8极12槽电机在磁钢片材料用量上也有节约优化空间。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是针对上述缺陷，提供一种转子前后端面覆盖铝合金盖板的电机，以便简化磁钢装配工艺，并有效防止磁钢在转子旋转时被甩出。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述缺陷，提供一种转子外圆弧为偏心结构的电机，以便使电机的气息磁密波形更接近正弦波，从而减少电机的转矩波动，进而降低噪音。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述缺陷，提供一种定子外圆对称切边的电机，以便提高材料利用率的同时也进一步降低电机的制造成本。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述缺陷，通过改变极槽配合，提供一种电磁转矩大的电机，并减少转矩波动，以提高电机的转矩输出并减少电机运行中的振动和噪声。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述缺陷，结合10极12槽内置“一”字型磁钢槽的结构形式，提供一种“一”字型磁钢，从而减少磁钢材料，节约生产材料成本。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，包括定子和转子，其特征在于所述转子外圆弧为偏心结构，即转子的外周由多个相同结构的外圆弧构成，其外圆弧的圆心与转子本身的圆心不重合，使电机气隙为不等气隙。
一种稀土永磁直流无刷电机，包括定子和转子，其特征在于所述转子前后端面均覆盖有铝合金盖板。
一种稀土永磁直流无刷电机，包括定子和转子，其特征在于所述定子的外圆对称切边，构成定子外圆切口。
一种稀土永磁直流无刷电机，包括定子和转子，其特征在于所述定子的槽数为12槽，所述转子的磁极设为10极，转子上的磁钢为内置“一”字型磁钢。
一种稀土永磁直流无刷电机，包括定子和转子，其特征在于所述定子的外圆对称切边；所述转子外圆弧为偏心结构；所述转子前后端面均覆盖有铝合金盖板；所述定子的槽数为12槽，所述转子的磁极设为10极，转子上的磁钢为内置“一”字型磁钢。
进一步的，所述转子外圆弧的圆心与转子本身的圆心相距15mm。
进一步的，所述铝合金盖板的厚度为1±0.01mm，使用四个铆钉固定。
进一步的，所述转子上设置有磁钢槽并有限位结构，磁钢为18mm0 -0.01宽、3mm±0.01厚，插入转子磁钢槽中。
本发明的有益效果是将老年代步车使用的稀土永磁直流无刷电机从定子、转子的结构及转子的保护装置方面进行了整体性的配套创新，可以节约硅钢带，降低制造成本；可以减少转矩波动，降低噪声；可以简化磁钢的装配工艺，防止转子转动的过程中磁钢甩出；可以有效的提高电机的电磁转矩，提升电机的转矩输出；可有效的降低无刷电机的齿槽转矩，减小电机的转矩波动，从而减小了电机运行中的振动和噪音；可以节约磁钢消耗，降低电机的生产成本；使得这样制作的稀土永磁直流无刷电机总体上提高了电能转换效率，性能大大提高。
附图说明
图1为本发明中磁钢内置“一”字型结构转子示意图，其未嵌入磁钢，表面为10个偏心圆弧。
图2为发明中磁钢内置“一”字型结构转子俯视图。
图3为本发明中稀土永磁直流无刷电机带铝合金盖板的转子结构示意图，未嵌入磁钢。
图4为本发明中磁钢片的结构示意图。
图5为本发明中稀土永磁直流无刷电机定子的结构示意图。
图6为本发明中稀土永磁直流无刷电机定子的俯视结构图。
图中：1.定子、2.转子、3.转子外圆弧、4.铝合金盖板、5.定子外圆切口、6.定子的槽、7.磁钢槽、8.磁钢。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1。
如图所示，本发明包括定子1和转子2两个核心部分，其基本材料、结构和制作方法与普通稀土永磁直流无刷电机相同，不同的地方是将定子1的外圆对称切边，构成定子外圆切口5；将转子外圆弧3做成为偏心结构，即将转子2的外周做成由多个相同结构的外圆弧构成，其外圆弧的圆心与转子本身的圆心不重合，使电机气隙为不等气隙；将转子2前后端面均覆盖铝合金盖板4；同时将定子的槽6数做成为12槽，将所述转子2的磁极做成为10极，将转子2上的磁钢8做成为内置“一”字型磁钢8；这样就从定子、转子的结构及转子的保护装置方面进行了整体性的配套创新，做成了超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，这样制作的稀土永磁直流无刷电机的性能大大提高，能耗大大降低。
实施例2。
进一步的，在实施例1的基础上，将所述转子外圆弧3的圆心与转子本身的圆心做成相距15mm；将所述铝合金盖板4的厚度做成为1±0.01mm，使用四个铆钉固定在转子上；在所述转子上设置磁钢槽7并设有限位结构，将磁钢8做成为18mm0 -0.01宽、3mm±0.01厚，插入转子磁钢槽7中。这样就做成了本发明一种10极12槽内置“一”型转子结构的超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机。
这样制作的稀土永磁直流无刷电机具有如下优点。
①10极12槽电机采用定子对称切边，每卷硅钢带可多冲240片定、转子冲片，在提高材料利用率的同时也进一步降低电机的制造成本。
②转子外圆弧为偏心结构，使电机气隙最大处为1.47mm，最小处为0.4mm,电机的气息磁密波形更接近正弦波，以48V、600W、3000rpm电机为例，电机的转矩波动降低了60%，噪音降低了3分贝。
③10极12槽电机在转子方面，前后端面相较于传统的8极12槽转子，覆盖了一层铝合金盖板，有效的将磁钢密封在槽中，省去了磁钢胶的使用，大大简化了磁钢的装配工艺，防止转子转动的过程中磁钢甩出。
④电机绕组系数的大小反映定子绕组的利用程度，该系数关系到电机的电磁转矩大小，该值越大电磁转矩越大。本发明使用的极槽配合为10极12槽的电机绕组系数为0.933，可以有效的提高电机的电磁转矩，提升电机的转矩输出，实际测试中以48V、600W、3000rpm电机为例，10极12槽电机的最大转矩要高出8极12槽电机约6N.M，有效提升电机的性能。
⑤稀土永磁直流无刷电机中的齿槽转矩会引起电机的速度波动、振动和噪声，在轻负荷和低速时尤其是大负载启动时会十分明显，严重的会导致电机启动时堵转。齿槽转矩的基波周期数越大，齿槽转矩的幅值越小，而基波周期数与定子的槽数和极数的LMC有关，LMC越大基波周期数越大，齿槽转矩越小。对于8极12槽形式的稀土永磁直流无刷电机，其LMC为24，然而对于10极12槽的LMC为60，可有效的降低无刷电机的齿槽转矩，减小了电机的转矩波动，从而减小了电机运行中的振动和噪音。
⑥10极12槽内置“一”字的结构形式，相对于12槽8极节约了磁钢消耗，以30mm长磁钢为例10极12槽电机磁钢规格为10片3mm×18mm×30mm，8极12槽电机磁钢规格为瓦型8片mm×R35.5mm×R39.5mm×30mm，由此可见10极12槽内置“一”字结构的电机每台可节省84.5g磁钢，可降低电机的生产成本。
经测试，本发明制作的电机与原电机性能对比如下表。
可见，对于功率为600瓦的同型号电机，本发明的磁钢重量从原电机的206g降低到了121.5g，降低了41.0%；转矩波动从原电机的0.043N.M降低到了0.016N.M，降低了62.8%；噪音从原电机的66dB降低到了59dB，降低了10.4%；功率转换效率从原电机的84.6%提高到了86.7%，提高了2.1%。

Claims (8)

1.一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，包括定子(1)和转子(2)，其特征在于所述转子外圆弧(3)为偏心结构，即转子的外周由多个相同结构的外圆弧构成，其外圆弧的圆心与转子本身的圆心不重合，使电机气隙为不等气隙。
2.一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，包括定子(1)和转子(2)，其特征在于所述转子(2)前后端面均覆盖有铝合金盖板(4)。
3.一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，包括定子(1)和转子(2)，其特征在于所述定子(1)的外圆对称切边，构成定子外圆切口(5)。
4.一种超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，包括定子(1)和转子(2)，其特征在于所述定子的槽(6)数为12槽，所述转子(2)的磁极设为10极，转子上的磁钢(8)为内置“一”字型磁钢(8)。
5.根据权利要求1、2、3、4所述的超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，其特征在于所述定子(1)的外圆对称切边；所述转子外圆弧(3)为偏心结构；所述转子前后端面均覆盖有铝合金盖板(4)；所述定子的槽(6)数为12槽，所述转子(2)的磁极设为10极，转子上的磁钢(8)为内置“一”字型磁钢(8)。
6.根据权利要求5所述的超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，其特征在于所述转子外圆弧(3)的圆心与转子本身的圆心相距15mm。
7.根据权利要求6所述的超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，其特征在于所述铝合金盖板(4)的厚度为1±0.01mm，使用四个铆钉固定。
8.根据权利要求7所述的超高效新能源稀土永磁直流无刷节能汽车电机，其特征在于所述转子上设置有磁钢槽(7)并有限位结构，磁钢(8)为18mm0 -0.01宽、3mm±0.01厚，插入转子磁钢槽(7)中。
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