CN110798042B - 电动汽车用减小电枢反应畸变的电机 - Google Patents

电动汽车用减小电枢反应畸变的电机 Download PDF

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Abstract

本发明提出了电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，包括定子铁心、第二电枢绕组、永磁体、第一电枢绕组、辅助绕组、轴、转子铁心；定子铁心上均匀布置有6个定子槽，定子槽内绕有第一电枢绕组和第二电枢绕组，定子极上开设有辅助槽，辅助槽的形状为矩形，辅助槽中绕有辅助绕组，第一电枢绕组、第二电枢绕组和辅助绕组串联成一相绕组；转子外表面上固定有4个永磁体。本发明的优点在于所述辅助绕组与第一电枢绕组配合使用适应不同工况；第一电枢绕组跨两定子极绕制，减少电枢反应；第二电枢绕组的存在，有效补充了转矩斜坡的最小值，减小了电机的转矩脉动。

Description

电动汽车用减小电枢反应畸变的电机
技术领域
本发明涉及电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，属于电动汽车技术领域。
背景技术
随着能源短缺与环境恶化，新能源的使用问题成为重点研究的领域，其中以电动汽车为主的新能源汽车的应用成为汽车领域的重点研发对象。在电动汽车的组成中，电机占据极其重要的地位，因此电机理论和技术的进步，在开发能源、有效利用能源和节约能源方面占有举足轻重的地位。
永磁同步电机是一种由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机。按照永磁体的安装位置分类：表面永磁同步电机（SPMSM）和内置式永磁同步电机（IPMSM）。按照定子绕组反应电势波形分类：正弦波永磁同步电机、无刷永磁直流电机。永磁同步电机具有功率因数大、损耗低、形状和尺寸灵活、结构简单、和功率高等优势。但是永磁同步电机的存在抗震能力差、总谐波含量高、起动困难和易受电枢反应影响等缺点。
目前已有一些永磁同步电机的方案被提出。例如：申请号：201510562547.5，永磁同步电机转子和永磁同步电机，公开了一种新型的电机结构，在两个V型永磁体中间加入一个径向永磁体且径向永磁体的极性与相邻两侧永磁体的极性相同，优化气隙磁场波形，减小齿槽转矩。申请号：201810235009.9，双定子永磁同步电机，公开了一种采用分数槽集中绕组的双定子永磁同步电机，双定子绕组对应相错位，使两个电枢的合成磁动势与电动势谐波含量减少，降低永磁体的涡流损耗，提高电机效率和可靠性。
本发明提出了电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，定子铁心上均匀布置有6个定子槽，定子槽内绕有第一电枢绕组和第二电枢绕组，定子极上开设有辅助槽，辅助槽的形状为矩形，辅助槽中绕有辅助绕组；其辅助绕组与第一电枢绕组配合使用适应不同工况；第一电枢绕组跨两定子极绕制，减少电枢反应；第二电枢绕组的存在，有效补充了转矩斜坡的最小值，减小了电机的转矩脉动。
发明内容
本发明针对电机的电枢反应难以消除问题，提出了一种具有第二电枢绕组的电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，补充转矩斜坡的最小值，减小了电机的转矩脉动。
本发明采用如下技术方案：
电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，其特征在于：包括定子铁心、第二电枢绕组、永磁体、第一电枢绕组、辅助绕组、轴、转子铁心；
所述定子铁心上均匀布置有6X个定子槽，X为正整数，定子槽内绕有A相、B相和C相第一电枢绕组以及A相、B相和C相第二电枢绕组；A相第一电枢绕组由第6K+2定子槽绕入第6K+6定子槽，再由第6K+5定子槽绕入第6K+3定子槽；A相第二电枢绕组由第6K+2定子槽绕入第6K+1定子槽，再由第6K+5定子槽绕入第6K+4定子槽；B相第一电枢绕组由第6K+4定子槽绕入第6K+2定子槽，再由第6K+1定子槽绕入第6K+5定子槽；B相第二电枢绕组由第6K+4定子槽绕入第6K+3定子槽，再由第6K+1定子槽绕入第6K+6定子槽；C相第一电枢绕组由第6K+6定子槽绕入第6K+4定子槽，再由第6K+3定子槽绕入第6K+1定子槽；第二电枢绕组由第6K+6定子槽绕入第6K+5定子槽，再由第6K+3定子槽绕入第6K+2定子槽；
转子固定在轴上，可以绕轴旋转，转子外表面上固定有4X个永磁体，X为正整数；
定子极上开设有辅助槽，辅助槽的形状为矩形，辅助槽的中线位于极弧的中点，辅助槽的长度是定子槽的三分之一；
所述辅助绕组由第6K+7辅助槽绕入第6K+12辅助槽，再由第6K+10辅助槽绕入第6K+9辅助槽归于A相第一电枢绕组；辅助绕组由第6K+9辅助槽绕入第6K+8辅助槽，再由第6K+12辅助槽绕入第6K+11辅助槽归于B相第一电枢绕组；辅助绕组由第6K+11辅助槽绕入第6K+10辅助槽，再由第6K+8辅助槽绕入第6K+7辅助槽归于C相第一电枢绕组；
所述第一电枢绕组、第二电枢绕组和辅助绕组串联成一相绕组。
电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，其特征在于：所述第一电枢绕组跨两个定子极绕制；
电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，其特征在于：所述第一电枢绕组、辅助绕组在电机不同工况下匹配使用；电机工况为小负荷时，第一电枢绕组单独作用；
电机工况为大负荷时，第一电枢绕组与辅助绕组共同起作用；
电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，其特征在于：所述第一电枢绕组与第二电枢绕组在电机各种工况下共同作用。
本发明的有益效果如下：
（1）电机采用的转子上无励磁绕组、结构简单，坚固耐用，调速范围宽，适合高速运行；
（2）辅助绕组与第一电枢绕组配合，以分别适应高负荷和低负荷不同的工作状况；
（3）第一电枢绕组跨两个定子极分布绕制，可以减少齿槽效应；
（4）电机齿槽转矩小、转矩脉动小、噪音低、起动转矩大、运行平稳、效率高；
（5）第二电枢绕组的存在，补充了转矩斜坡值，减小了电机的转矩脉动。
附图说明
图1是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机结构示意图。其中：1定子铁心、2定子槽、3第二电枢绕组、4永磁体、5第一电枢绕组、6辅助绕组、7轴、8转子铁心、9辅助槽；
图2是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机第一电枢绕组绕线图。其中上部的序号1-6表示定子极数序号，A、B、C代表了三相绕组；
图3是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机第二电枢绕组绕线图。其中上部的序号1-6表示定子极数序号；
图4是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机辅助绕组绕线图。其中上部的序号7-12表示辅助槽数序号；
图5是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机原理图。其中b1表示空载下产生的磁通密度分布曲线，b2表示第一电枢绕组单独作用产生的磁通密度分布曲线，b3表示辅助绕组单独作用产生的磁通密度分布曲线，b4表示第二电枢绕组单独作用产生的磁通密度分布曲线，b5表示第一电枢绕组、第二电枢绕组和辅助绕组共同作用时产生的磁通密度分布曲线。
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是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机结构示意图。
所述电动汽车用减小电枢反应畸变的电机包括定子铁心（1）、第二电枢绕组（3）、永磁体（4）、第一电枢绕组（5）、辅助绕组（6）、轴（7）、转子铁心（8）；
转子（8）固定在轴（7）上，可以绕轴（7）旋转，转子（8）外表面上固定有4X个永磁体（4），X取1；
所述定子铁心（1）上均匀布置有6X个定子槽（2），X取1；定子槽（2）内绕有A相第一电枢绕组（5）以及A相第二电枢绕组（3）；B相第一电枢绕组（5）以及B相第二电枢绕组（3）；C相第一电枢绕组（5）以及C相第二电枢绕组（3）；所有定子铁心（1）上第一电枢绕组（5）和第二电枢绕组（3）的绕向一致；定子极上开设有辅助槽（9），辅助槽（9）的形状为矩形，辅助槽（9）的中线位于极弧的中点，辅助槽（9）的长度是定子槽（2）的三分之一，辅助槽（9）中绕有辅助绕组（6）；第一电枢绕组（5）、第二电枢绕组（3）和辅助绕组（6）串联成一相绕组。
图2是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机第一电枢绕组绕线图。
图中A、B、C代表了A相绕组、B相绕组、C相绕组；A相第一电枢绕组（5）由第6K+2定子槽（2）绕入第6K+6定子槽（2），再由第6K+5定子槽（2）绕入第6K+3定子槽（2）；B相第一电枢绕组（5）由第6K+4定子槽（2）绕入第6K+2定子槽（2），再由第6K+1定子槽（2）绕入第6K+5定子槽（2）；C相第一电枢绕组（5）由第6K+6定子槽（2）绕入第6K+4定子槽（2），再由第6K+3定子槽（2）绕入第6K+1定子槽（2）。
图3是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机第二电枢绕组绕线图。
A相第二电枢绕组（3）由第6K+2定子槽（2）绕入第6K+1定子槽（2），再由第6K+5定子槽（2）绕入第6K+4定子槽（2）；B相第二电枢绕组（3）由第6K+4定子槽（2）绕入第6K+3定子槽（2），再由第6K+1定子槽（2）绕入第6K+6定子槽（2）；C相第二电枢绕组（3）由第6K+6定子槽（2）绕入第6K+5定子槽（2），再由第6K+3定子槽（2）绕入第6K+2定子槽（2）。
图4是本发明电动汽车用减小电枢反应畸变的电机辅助绕组绕线图。
辅助绕组（6）由第6K+7辅助槽（9）绕入第6K+12辅助槽（9），再由第6K+10辅助槽（9）绕入第6K+9辅助槽（9）归于A相第一电枢绕组；辅助绕组由第6K+9辅助槽（9）绕入第6K+8辅助槽（9），再由第6K+12辅助槽（9）绕入第6K+11辅助槽（9）归于B相第一电枢绕组；辅助绕组由第6K+11辅助槽（9）绕入第6K+10辅助槽（9），再由第6K+8辅助槽（9）绕入第6K+7辅助槽（9）归于C相第一电枢绕组。
本发明所述的电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，在大负荷工况下，若给辅助绕组通以电流，则各定子极上会产生辅助磁场。当转子旋转时，会依次增大或减小各定子极上的磁通量，从而引起各相电枢绕组匝链的磁通量变化；辅助绕组与第一电枢绕组相互配合，适应不同工况下的运作，并且第一电枢绕组采用跨两极绕制，使电机减少齿槽效应；第二电枢绕组的存在，有效的改变了磁通密度分布曲线，减小了电机的转矩脉动。

Claims (3)

1.电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，其特征在于：包括定子铁心、第二电枢绕组、永磁体、第一电枢绕组、辅助绕组、轴和转子铁心；
所述定子铁心上均匀布置有6X个定子槽，X为正整数，定子槽内绕有A相、B相和C相第一电枢绕组以及A相、B相和C相第二电枢绕组；A相第一电枢绕组由第6K+2定子槽绕入第6K+6定子槽，再由第6K+5定子槽绕入第6K+3定子槽；A相第二电枢绕组由第6K+2定子槽绕入第6K+1定子槽，再由第6K+5定子槽绕入第6K+4定子槽；B相第一电枢绕组由第6K+4定子槽绕入第6K+2定子槽，再由第6K+1定子槽绕入第6K+5定子槽；B相第二电枢绕组由第6K+4定子槽绕入第6K+3定子槽，再由第6K+1定子槽绕入第6K+6定子槽；C相第一电枢绕组由第6K+6定子槽绕入第6K+4定子槽，再由第6K+3定子槽绕入第6K+1定子槽；C相第二电枢绕组由第6K+6定子槽绕入第6K+5定子槽，再由第6K+3定子槽绕入第6K+2定子槽；
转子固定在轴上，转子外表面上固定有4X个永磁体；
定子极上开设有辅助槽，辅助槽的形状为矩形，辅助槽的中线位于极弧的中点，辅助槽的长度是定子槽的三分之一；
所述辅助绕组由第6K+7辅助槽绕入第6K+12辅助槽，再由第6K+10辅助槽绕入第6K+9辅助槽归于A相第一电枢绕组；辅助绕组由第6K+9辅助槽绕入第6K+8辅助槽，再由第6K+12辅助槽绕入第6K+11辅助槽归于B相第一电枢绕组；辅助绕组由第6K+11辅助槽绕入第6K+10辅助槽，再由第6K+8辅助槽绕入第6K+7辅助槽归于C相第一电枢绕组；
所述第一电枢绕组、第二电枢绕组和辅助绕组串联成一相绕组；
所述第一电枢绕组跨两个定子极绕制。
2.如权利 要求1所述的电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，其特征在于：所述第一电枢绕组、辅助绕组在电机不同工况下匹配使用原则如下；电机工况为小负荷时，第一电枢绕组单独作用；电机工况为大负荷时，第一电枢绕组与辅助绕组共同起作用。
3.如权利 要求1所述的电动汽车用减小电枢反应畸变的电机，其特征在于：所述第一电枢绕组与第二电枢绕组在电机的各种工况下都共同起作用。
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