CN109302034A - 混合动力汽车用电动发电机 - Google Patents

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Abstract

混合动力电动汽车用电动发电机包括外壳、永磁体、非导磁转子铁心、橄榄形铁心、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组、绝缘隔板和轴；定子铁心分为4X个互相分割的子铁心，4X个子铁心沿圆周均匀排列；橄榄形铁心位于定子铁心内侧并固定在轴上；非导磁转子铁心具有5X个弧形的凹槽；弧形的凹槽内嵌有能导磁的橄榄形铁心，橄榄形铁心的中心部位有放置固定螺钉的沉孔，固定螺钉将橄榄形铁心固定在非导磁转子铁心上；本发明励磁绕组与电枢绕组互相隔离，互不干扰，可靠性高；转子可高速旋转，转子外圆没有凸起，减小了高速转动时的风阻，以及风阻引起的谐响应和噪声。

Description

混合动力汽车用电动发电机
技术领域
本发明涉及混合动力电动汽车用电动发电机，属于汽车电器技术领域。
背景技术
混合动力汽车拥有燃油发动机和电动发电机两组动力源，电动发电机可以作为燃油发动机的起动机，在初始起动过程中克服发动机的阻力转矩，使发动机达到足够的起动转速；起动后电动发电机可以视情况为燃油发动机提供辅助动力，也可以在适当状态下完全关闭发动机，单纯依靠电动发电机提供动力。另外，电动发电机可以实现从机械能到电能的逆向转换，因此在汽车减速制动过程中可以将发动机的机械能生成电能，存储于汽车蓄电池内。
目前，国内外用于汽车上的起动发电机，大多数采用的是永磁结构。在混合励磁电机方面，申请公开号为CN107947462A的发明专利：一种起动发电机，该发明电机传动轮上的壳体内设有发电组件，发电组件包括设于固定轴上的励磁线圈和设于壳体内壁上的永磁体，因壳体设在传动轮上，故永磁体随着传动轮一起转动，从而切割磁力线进行发电，通过外转子内定子的设置，转子固定在壳体上，壳体既起到保护的作用，又增加了转子的重量使得转子的转动惯性增大从而在输出功率相同的情况下，可以减少发电机的启动能耗。
已有的相关专利，公开号为CN207283368U的发明专利：多转子电动机或发电机，该发明电机的磁极都设置在转子上，转子磁极由电能通过线圈绕组产生磁场或由永磁体构成，相邻转子在各自磁场的相互作用力下转动，从而将电能转为机械能或者机械能转为电能。公开号为CN204068464U的发明专利：一种电机鸽尾槽扇形冲片转子，该专利电机转子包括转轴、筋板、扇形冲片。扇形冲片的內圆处设有与筋板端部鸽尾相匹配的鸽尾槽，筋板端部的鸽尾嵌入扇形冲片的鸽尾槽中。该发明保证了转子高速运行时的稳定。本发明的混合动力电动汽车用电动发电机虽然也采用了转子嵌入的安装形式，但在结构、原理以及实现的效果都与其有着本质区别。
本发明的混合动力电动汽车用电动发电机采用新型橄榄形转子铁心结构的同时，永磁体与励磁绕组皆绕在定子铁心上，转子可高速旋转，且励磁绕组与电枢绕组互相隔离，互补干扰，可靠性高。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的上述技术。
发明内容
所要解决的技术问题：提供一种磁场容易控制、转矩脉动小、各相隔离的混合励磁电动发电机。
为了实现以上功能，本发明采取的技术方案是：
混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
包括外壳、永磁体、非导磁转子铁心、橄榄形铁心、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组、绝缘隔板和轴；
所述外壳由非导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
定子铁心分为4X个互相分割的子铁心，X为正整数，4X个子铁心沿圆周均匀排列；每个子铁心都有两个平行的定子极，两个定子极的轭部固定有切向充磁的永磁体；
固定在轴上的非导磁转子铁心具有5X个弧形的凹槽，弧形的凹槽内嵌有能导磁的橄榄形铁心；橄榄形铁心外侧的圆弧半径不大于转子半径，内侧的圆弧半径小于外侧的圆弧半径；橄榄形铁心的中心部位有放置固定螺钉的沉孔，固定螺钉将橄榄形铁心固定在非导磁转子铁心上；
同一个定子铁心的内侧总的圆弧弧长等于橄榄形铁心外侧的圆弧长；
每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，相邻电枢绕组的绕向相反；
如上所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
相邻两个定子铁心之间有励磁槽；每个定子铁心上绕有励磁绕组，相邻励磁绕组的绕制方向相反，励磁绕组位于励磁槽的底部；励磁槽内的电枢绕组和励磁绕组之间设置有绝缘隔板。如上所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
所有的永磁体充磁方向相同，或者相邻的永磁体充磁方向相反。
如上所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
定子极朝向橄榄形铁心的内表面为平面。
如上所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
沿圆周方向上的电枢线圈依次为A相、B相、C相、D相；所述电枢线圈分别独立的接在单相桥式变换器上。
本发明的有益效果如下：
1.本发明电机为混合励磁，在出现电励磁故障的情况下永磁可以持续出力，在永磁失磁时，电励磁也可以继续工作；
2.本发明励磁绕组与电枢绕组互相隔离，互不干扰，可靠性高；
3.转子可高速旋转，转子外圆没有凸起，减小了高速转动时的风阻，以及风阻引起的谐响应和噪声；
4.总的磁链较短，磁阻小，铁耗少；
5.转子铁心啮入和啮出时导磁少，是渐进式导磁，可以大幅度减小磁阻类电机的边缘效应。
附图说明
图1是本发明混合动力电动汽车用电动发电机的横向剖视结构示意图。其中：1、外壳，2、永磁体，3、非导磁转子铁心,4、橄榄形铁心,5、定子铁心,6、电枢绕组,7、励磁绕组,8、绝缘隔板，9、轴。
图2是本发明混合动力电动汽车用电动发电机的充磁方向示意图。
图3为本发明混合动力电动汽车用电动发电机的绕组示意图。
图4是本发明混合动力电动汽车用电动发电机的六相H桥。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明混合动力电动汽车用电动发电机的横向剖视结构示意图。所述混合动力电动汽车用电动发电机，包括包括外壳1、永磁体2、非导磁转子铁心3、橄榄形铁心4、定子铁心5、电枢绕组6、励磁绕组7、绝缘隔板8和轴9；
所述外壳1由非导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
定子铁心5分为4X个互相分割的子铁心，4X个子铁心沿圆周均匀排列；每个子铁心都有两个定子极，两个定子极的轭部固定有切向充磁的永磁体2，永磁体2的径向厚度小于两个定子极轭部的厚度。
橄榄形铁心4位于定子铁心5内侧并固定在轴上；非导磁转子铁心3具有5X个弧形的凹槽；弧形的凹槽内嵌有能导磁的橄榄形铁心；橄榄形铁心外侧的圆弧半径不大于转子半径，内侧的圆弧半径小于外侧的圆弧半径；
弧形的凹槽内嵌有能导磁的橄榄形铁心4，橄榄形铁心4的中心部位有放置固定螺钉的沉孔，固定螺钉将橄榄形铁心4固定在非导磁转子铁心3上；
同一个定子铁心5上的两个定子极之间的弧长等于橄榄形铁心4外侧的弧长；
同一个定子铁心5上的两侧边缘之间有电枢槽，相邻两个定子铁心之间有励磁槽。
所述励磁槽槽深大于电枢槽，励磁槽底部宽度大于槽口宽度；每个定子铁心上绕有励磁绕组，相邻励磁绕组7的绕制方向相反，励磁绕组7位于励磁槽的底部；
每个定子极上都绕有电枢绕组6，相邻电枢绕组6的绕相相反；励磁绕组7与电枢绕组6皆为集中式绕组。
励磁槽内的电枢绕组7和励磁绕组6之间设置有绝缘隔板8。
所有的永磁体2充磁方向相同，或者相邻的永磁体2充磁方向相反。
混合动力电动汽车用电动发电机工作在电动机模式下，电动带动非导磁转子铁心3旋转；
混合动力电动汽车用电动发电机工作在发电机模式下，由混合动力电动汽车的发动机带动非导磁转子铁心3旋转。
如上所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
沿圆周方向上的电枢线圈6依次为A相、B相、C相、D相；所述电枢线圈6分别独立的接在单相桥式变换器上。
图2是本发明混合动力电动汽车用电动发电机的充磁方向示意图。每个子铁心都有两个定子极，两个定子极的轭部固定有切向充磁的永磁体2，永磁体的径向厚度小于两个定子极轭部的厚度。所有的永磁体2充磁方向相同。
图3为本发明混合动力电动汽车用电动发电机的绕组示意图。
沿圆周方向的电枢线圈依次为A相电枢线圈、B相电枢线圈、C相电枢线圈、D相电枢线圈、A相电枢线圈、B相电枢线圈、C相电枢线圈、D相电枢线圈。
图4是本发明混合动力电动汽车用电动发电机的六相H桥。如图所示，沿圆周方向的电枢线圈依次为A相、B相、C相、相，每相电枢线圈分别独立的接在单相桥式变换器上。
下面对本发明提出的混合动力电动汽车用电动发电机进行工作原理的说明。
本发明所述的混合动力电动汽车用电动发电机电机励磁绕组上通有电流或永磁体充磁时，此时在电机内部会建立起磁场，磁场依次通过定子铁心上的绕有电枢绕组的电枢绕组的定子极、气隙、橄榄形导磁转子、气隙、定子子铁心的另一定子极、定子轭部，最后回到绕有电枢绕组的定子极，形成闭合磁路。当转子转动时，橄榄形导磁转子的转动使磁链产生变化，从而实现电能与机械能之间的转换。本发明的混合动力电动汽车用电动发电机采用新型橄榄形转子铁心结构的同时，永磁体与励磁绕组皆绕在定子铁心上，转子可高速旋转，且励磁绕组与电枢绕组互相隔离，互补干扰，可靠性高。

Claims (4)

1.混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
包括外壳、永磁体、非导磁转子铁心、橄榄形铁心、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组、绝缘隔板和轴；
所述外壳由非导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
定子铁心分为4X个互相分割的子铁心，X为正整数，4X个子铁心沿圆周均匀排列；每个子铁心都有两个平行的定子极，两个定子极的轭部固定有切向充磁的永磁体；
固定在轴上的非导磁转子铁心具有5X个弧形的凹槽，弧形的凹槽内嵌有能导磁的橄榄形铁心；橄榄形铁心外侧的圆弧半径不大于转子半径，内侧的圆弧半径小于外侧的圆弧半径；橄榄形铁心的中心部位有放置固定螺钉的沉孔，固定螺钉将橄榄形铁心固定在非导磁转子铁心上；
同一个定子铁心的内侧总的圆弧弧长等于橄榄形铁心外侧的圆弧长；
每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，相邻电枢绕组的绕向相反。
2.如权利要求1所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
相邻两个定子铁心之间有励磁槽；每个定子铁心上绕有励磁绕组，相邻励磁绕组的绕制方向相反，励磁绕组位于励磁槽的底部；励磁槽内的电枢绕组和励磁绕组之间设置有绝缘隔板。
3.如权利要求1所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
所有的永磁体充磁方向相同，或者相邻的永磁体充磁方向相反。
4.如权利要求1所述的混合动力电动汽车用电动发电机，其特征在于：
定子极朝向橄榄形铁心的内表面为平面。
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