CN109149798B - 电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机 - Google Patents

电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机，属于电动汽车电机技术领域，定子铁心由条形硅钢板冲压制成，每两个相邻的定子极组成一对定子极，一对定子极互相平行且之间有导磁轭；相邻两对定子极之间有较薄的连接轭；一对定子极的宽度和相邻两对定子极之间的距离相等；冲压时两排定子冲片采取定子极面对面的方式交替排列，冲压后的条形定子冲片在连接轭处折弯。与现有电机定子及其制造工艺相比，本发明的冲压出两个面对面嵌套的定子铁心，制造效率高，适合应用厚定子轭部的永磁同步电机。

Description

电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机
技术领域
本发明涉及一种电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机，属于电动汽车电机技术领域。
背景技术
目前市面上比较流行的电动汽车电机主要有三类，一是永磁无刷直流电动机，二是交流异步电动机，三是永磁同步电动机。虽说市面上采用这三种电机类型的车型都存在，不过，不可否认的是，永磁同步电动机正在逐渐的占据市场，由原来尽在中小型汽车到全部汽车皆可应用，成为保有量最大的电动机类型。
永磁同步电机是指在制造电机转子时加入永磁体，使电机的效率和功率密度得到进一步的提升。相比于其他种类的电机，永磁同步电机的最大优点就是，在相同质量与体积下，永磁同步电机能够为车辆提供最大的动力输出。也就是说，相同动力输出的永磁同步电机要比其他类型电机的体积更小、重量更轻。为了保证续航能力，电动汽车需要携带大量的电池组，负重很大，所以对于纯电动车来说，其他部件的轻量化至关重要，良好的重量控制可以有效降低能耗、延长续航里程。
电机定子铁芯是各类电机的重要部件 ，是电机成本的主要构成 ，每年 电机的产量高达千万台，消耗定子铁芯硅钢几百万吨，目前，我国 70％以上仍然使用传统的加工工艺即：冲片—叠装—焊 (铆) 合成型。该工艺原材料的利用率低 ，如不计边角的回收，其利用率仅为 20％左右。
近年来，先是在美国，后在日本利等出现一种以薄板带料替代传统的薄板块料为原料，通过冲制齿形钢带—螺旋卷绕—叠合—焊接—挤压成形的新型：I工 艺，称之为 “卷叠工艺”，其优点是大幅度提高材料的利用率。
显而易见卷叠工艺避免了传统工艺中边角料和中间圆料的浪费问题，废料只有嵌线槽部分 ，这也是研究卷叠工艺的基本出发点之一。
目前卷绕工艺不能用于定子轭部厚的电机，因为卷绕工艺会使轭部产生较大的变形，内部会受挤压鼓起，外部会拉薄而导磁弱化，因此定子轭部厚的电机目前的结构是无法使用卷绕工艺的。
现在，绝大部分电机定子冲片为圆形，使用条形钢板冲压后废角料很大，浪费材料严重。因此很有必要提出一种废角料极少的、可应用厚定子轭部的永磁同步电机。
本申请与上述技术不同，首先特殊的结构可以使磁阻电机定子也可以使用卷绕工艺，可以提高嵌线槽部分的材料利用率，使硅钢片利用率达到83%以上。
发明内容
本发明的目的是提出一种定子轭部厚的电机用的、废角料极少的卷绕定子永磁同步电机，在隔离故障、磁场和热场的同时，最大程度上节约硅钢片的使用量，所采用的技术方案如下：
电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机，包括外壳、定子、转子和轴组成，其特征在于：
所述定子的定子铁心由条形硅钢板冲压制成，定子冲片上均布有偶数个定子极，每两个相邻的定子极组成一对定子极，一对定子极互相平行且之间的磁轭部厚，称为导磁轭；相邻两对定子极之间的轭部薄，称为连接轭；
冲压时所有的定子极皆平行，一对定子极的宽度和相邻两对定子极之间的距离相等；
导磁轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等；
连接轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等；
冲压时两排定子冲片采取定子极面对面的方式交替排列，即第一排定子冲片的一对定子极嵌入到第二排定子冲片相邻两对定子极之间的间隙内；
冲压后的条形定子冲片在连接轭处折弯，所有定子冲片折弯叠压后形成圆形定子铁心；
定子极上绕有电枢绕组；
永磁体固定在转子铁心上组成转子。
如上所述电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机，所述转子为凸极式结构。
本发明的有益效果如下：
（1）特殊结构使得定子轭部厚的电机的轭部不变形，从而解决了该类电机定子卷绕后内部变厚鼓起、外部拉薄磁阻大的问题；
（2）两条相同的定子铁心面对面嵌套，可以最大程度上节约硅钢片的使用量，也可以提高定子铁心的制造效率；
（3）各个对极之间的磁路是互相隔离的，可以有效隔离故障、隔离热场、隔离磁场，减少故障引起的故障传播。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机结构图。其中，1电机外壳，2定子铁心，3轴，4转子，5绕组，6永磁体
图2是本发明一种电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机定子冲片冲压后的结构图。其中：21导磁轭，22连接轭。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
在图1所示一种电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机结构图。
包括外壳、定子、转子和轴组成，其特征在于：
所述定子的定子铁心由条形硅钢板冲压制成，定子冲片上均布有偶数个定子极，每两个相邻的定子极组成一对定子极，一对定子极互相平行且之间的磁轭部厚，称为导磁轭；相邻两对定子极之间的轭部薄，称为连接轭；
冲压时所有的定子极皆平行，一对定子极的宽度和相邻两对定子极之间的距离相等；
导磁轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等；
连接轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等；
冲压时两排定子冲片采取定子极面对面的方式交替排列，即第一排定子冲片的一对定子极嵌入到第二排定子冲片相邻两对定子极之间的间隙内；
冲压后的条形定子冲片在连接轭处折弯，所有定子冲片折弯叠压后形成圆形定子铁心；
定子极上绕有电枢绕组；
永磁体固定在转子铁心上组成转子。
电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机，所述转子为凸极式结构。
图2是一种电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机定子冲片冲压后的结构图。
冲压时所有的定子极皆平行，一对定子极的宽度和相邻两对定子极之间的距离相等；
导磁轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等。
连接轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等。
冲压时两排定子冲片采取定子极面对面的方式交替排列，即第一排定子冲片的一对定子极嵌入到第二排定子冲片相邻两对定子极之间的间隙内。
在卷绕之前的冲压过程中，定子轭部为圆弧形，卷绕时较厚的导磁轭部不产生变形和应力应变。卷绕过程中，只有薄的不导磁轭部变形，产生的鼓起和应力应变小。
两条相同的定子铁心面对面嵌套，可以最大程度上节约硅钢片的使用量，也可以提高定子铁心的制造效率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机，包括外壳、定子、转子和轴组成，其特征在于：
所述定子的定子铁心由条形硅钢板冲压制成，定子冲片上均布有偶数个定子极，每两个相邻的定子极组成一对定子极，一对定子极互相平行且之间的磁轭部厚，称为导磁轭；相邻两对定子极之间的轭部薄，称为连接轭；
冲压时所有的定子极皆平行，一对定子极的宽度和相邻两对定子极之间的距离相等；
导磁轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等；
连接轭的外部为圆弧状，圆弧的外径与电机外壳的内径相等；
冲压时两排定子冲片采取定子极面对面的方式交替排列，即第一排定子冲片的一对定子极嵌入到第二排定子冲片相邻两对定子极之间的间隙内；
冲压后的条形定子冲片在连接轭处折弯，所有定子冲片折弯叠压后形成圆形定子铁心；
定子极上绕有电枢绕组；
永磁体固定在转子铁心上组成转子。
2.如权利要求1所述的电动汽车卷绕式定子铁心的永磁同步电机，所述转子为凸极式结构。
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