CN108809028A - 一种电动汽车用开关磁阻电机 - Google Patents

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陈龙
周卫琪
杨泽斌
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李可
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车用开关磁阻电机，定子齿由数量相等且相互交错布置的分叉激励齿和辅助齿组成，每个分叉激励齿内端面的正中间开有一个V形凹槽，V形开口正对着转子套的中心，V形凹槽将每个分叉激励齿分为两个相同的分叉齿，分叉齿与定子轭之间的未分叉部分是分叉齿轭部，分叉齿轭部上绕有绕组，转子套的外壁上沿圆周方向均匀布置多个分块转子；本发明将激励齿设置成分叉结构，解决了齿间局部磁密过大的问题，能在最大电感位置处减小齿间的局部位置饱和现象，在相同的励磁条件下提高了最大电感值，进而提升了电机输出转矩和效率；将分叉激励齿、辅助齿以及分块转子相结合，进一步缩短了励磁回路。

Description

一种电动汽车用开关磁阻电机
技术领域
本发明属于电机制造应用技术领域，具体是一种适用于电动汽车的开关磁阻电机。
背景技术
传统的开关磁阻电动机由于定转子呈双凸极结构，使得运转时的转矩脉动和振动噪音相对较大，而且高速运转时定转子的双凸极结构使得转子风阻大，这些缺点已经成为传统开关磁阻电动机在电动汽车领域推广应用的难点和瓶颈之一。针对这一问题，采用分块式定转子结构的开关磁阻电机，并且将定子分为激励齿和辅助齿，这种类型的电机明显的缺陷在于：在电机处于最大电感位置处，每个励磁极的磁回路分为两个回路，励磁极中间部位磁路向两侧分开，造成齿间局部磁密过大，不能充分发挥定子极各处的导磁能力。
发明内容
本发明的目的是为解决现有开关磁阻电机的齿间局部磁密过大的问题，提出一种电动汽车用开关磁阻电机，缩短励磁回路，提升电机磁回路利用效率，减小了磁漏，在相同输入功率下有效地提高电机的输出转矩。
为实现上述目的，本发明所述的一种电动汽车用开关磁阻电机采用的技术方案是：外部是定子，定子内同轴套有转子套，定子由定子轭和定子齿组成，定子齿由数量相等且相互交错布置的分叉激励齿和辅助齿组成，每个分叉激励齿内端面的正中间开有一个V形凹槽，V形凹槽的V形开口正对着转子套的中心，V形凹槽将每个分叉激励齿分为两个相同的分叉齿，分叉齿与定子轭之间的未分叉部分是分叉齿轭部，分叉齿轭部上绕有绕组。
转子套的外壁上沿圆周方向均匀布置多个分块转子。定子齿的数量N s 和分块转子的数量N r 满足式，LCM为取最小公倍数，m为电机相数。
本发明的有益之处在于：
1、本发明将电机的激励齿设置成分叉结构，解决了齿间局部磁密过大的问题，使得磁回路更加合理，相比于不分叉的结构，本发明能在最大电感位置处减小齿间的局部位置饱和现象，在相同的励磁条件下提高了最大电感值，进而提升了电机输出转矩和效率。
2、本发明将分叉激励齿、辅助齿以及分块转子相结合，进一步缩短了励磁回路，减小了损耗。
3、本发明中没有绕线的辅助齿既可以作为磁通的回路实现更短磁路，也可以起隔离的作用，有效地实现了磁路、电路、温度之间的隔离。当电机某一相发生故障时，辅助齿可以提供磁回路来降低电机互感，减小对其他相绕组的影响，提高了电机带故障运行的能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1是本发明所述的一种电动汽车用开关磁阻电机结构示意图；
图2是图1中定子局部结构放大示意图；
图3是图1中单个分块转子结构放大示意；
图4是本发明电机处于最大电感位置时的励磁回路示意图；
图1中标号及名称为：1、定子：2、分块转子：3、绕组；4、转子套；5、转轴；6、励磁回路；7、励磁回路；1-1、分叉激励齿：1-2、辅助齿；1-3、定子轭；1-4、V形凹槽；1-5、分叉齿，1-6、分叉齿轭部；2-1：扇形块；2-2、矩形块。
具体实施方式
参见图1，本发明的外部是定子1，定子1由硅钢片叠压而成。定子1内部同轴套有转子套4，转子套4中心同轴固定套在转轴5外。定子1由定子轭1-3和定子齿组成，定子轭1-3内壁上沿圆周方向均匀布置多个定子齿，定子齿由分叉激励齿1-1和辅助齿1-2组成，分叉激励齿1-1和辅助齿1-2的数量相等且相互交错布置。
在转子套4的外壁上沿圆周方向均匀布置多个分块转子2，分块转子2由硅钢片叠压而成，转子套环4由非导磁材料制成，转子套环4上沿圆周均匀加工了与分块转子2数量相等的槽孔，以便固定分块转子2，使分块转子2固定嵌入在转子套4上。分块转子2与定子1之间留有径向气隙。
定子1共有N s 个定子齿，其中，有N s /2个为分叉激励齿1-1和N s /2个辅助齿1-2。分块转子2的个数为N r ，定子齿的数量N s 和分块转子2的数量N r 关系满足式：，LCM为取最小公倍数，电机相数为m。
参见图3和图1，每个分块转子2的径向外端为扇形块2-1，径向内端为矩形块2-2。扇形块2-1的径向高度是h 3，矩形块2-2的作用是将分块转子2嵌入转子套环4内的槽孔中。相邻两个分块转子2之间的夹角为360/N r 度。
参见图2和图1，每个分叉激励齿1-1的内端面的正中间开有一个在径向横截面上呈V形的V形凹槽1-4，V形凹槽1-4的V形开口正对着转子套4的中心。V形凹槽1-4将每个分叉激励齿1-1分为两个相同的分叉齿1-5。分叉齿1-5与定子轭1-3之间是未分叉部分是分叉齿轭部1-6。因此，每个分叉激励齿1-1由分叉齿轭部1-6和两个相同的分叉齿1-5组成。
在分叉齿轭部1-6上绕有绕组3，径向相对的两个分叉激励齿1-1上的绕组3构成电机的一相，如图1中的绕组A1与绕组A2构成A相。
每个分叉齿1-5的内端面弧长等于每个辅助齿1-2的内端面弧长，都是a。图3中的扇形块2-1的径向高度h 3也等于a。分叉齿轭部1-6在切向上的宽度为2a，是分叉齿1-5的内端面弧长的两倍。定子轭1-3在径向上的高度为b，b略大于a。
V形凹槽1-4的槽底部至分叉齿1-5内端面的径向最大高度是h 1，分叉齿1-5的径向齿高是h 2，则h 1略小于h 2。为了确保绕组3有足够的空间，h 1和h 2的值应当在不影响输出转矩的情况下尽量取较小值。
V形凹槽1-4的V形口内端的弧长为c，相邻两个分块转子2外端之间间隔的弧长是c，两者相等，以确保在最大电感位置处磁回路顺利从分叉齿1-5流向两侧的分块转子2。
参见图4和图1，当一相的绕组3通电时，电机处于最大电感位置时的励磁回路如图4所示，每个分叉激励齿1上的绕组3产生的励磁回路在分叉齿1-5处分为两个回路，两个励磁回路6、7的方向相反，两个励磁回路6、7的路径为：分叉齿轭部1-6、分叉齿1-5、气隙、分块转子2、气隙、辅助齿1-2、定子轭1-3、分叉齿轭部1-6。由此可知：由于分叉激励齿1采用了这种分叉结构，避免了定子齿端的磁密过度饱和，在最大电感位置处减小了原本分叉齿轭部1-6与转子套4间的磁阻值，进而增加了最大电感，提高了输出转矩。

Claims (10)

1.一种电动汽车用开关磁阻电机，外部是定子（1），定子（1）内同轴套有转子套（4），定子（1）由定子轭（1-3）和定子齿组成，其特征是：定子齿由数量相等且相互交错布置的分叉激励齿（1-1）和辅助齿（1-2）组成，每个分叉激励齿（1-1）内端面的正中间开有一个V形凹槽（1-4），V形凹槽1-4的V形开口正对着转子套（4）的中心，V形凹槽（1-4）将每个分叉激励齿（1-1）分为两个相同的分叉齿（1-5），分叉齿（1-5）与定子轭（1-3）之间的未分叉部分是分叉齿轭部（1-6），分叉齿轭部（1-6）上绕有绕组3。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：转子套4的外壁上沿圆周方向均匀布置多个分块转子（2）。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：定子齿的数量N s 和分块转子（2）的数量N r 满足式，LCM为取最小公倍数，m为电机相数。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：径向相对的两个分叉激励齿（1-1）上的绕组（3）构成一相。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：分叉齿（1-5）的内端面弧长等于辅助齿（1-2）的内端面弧长。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：V形凹槽（1-4）的槽底部至分叉齿（1-5）内端面的径向最大高度小于分叉齿（1-5）的径向齿高。
7.根据权利要求2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：V形凹槽（1-4）的内端弧长等于相邻两个分块转子（2）外端之间间隔的弧长。
8.根据权利要求2所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：每个分块转子（2）的径向外端为扇形块（2-1）、径向内端为矩形块（2-2），矩形块（2-2）嵌入转子套环（4）内；扇形块（2-1）的径向高度等于分叉齿（1-5）的内端面弧长。
9.根据权利要求1所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：分叉齿轭部（1-6）在切向上的宽度是分叉齿（1-5）的内端面弧长的两倍。
10.根据权利要求1所述的一种电动汽车用开关磁阻电机，其特征是：定子轭（1-3）在径向上的高度大于分叉齿（1-5）的内端面弧长。
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