CN113285570A - 一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机 - Google Patents

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陈昊
刘永强
于丰源
赵竹婷
李世杰
程鹤
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Abstract

本发明公开一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，属于新型电机领域，包括均匀分块的转子，转子内外齿尖设有极靴，转子内侧设有同轴心的内定子支撑部，转子外侧设有同轴心的外定子支撑部，所属的内定子支撑部和外定子支撑部均为均匀分布的U型定子分块，每个U型定子分块均有两个齿，每个定子齿尖设有极靴，且每个齿上缠绕有集中式的励磁绕组；所述的转子分块之间设有不导磁的材料作为填充，转子内外表面无凹凸，具有较低的风阻。本发明的定子和转子均为模块化结构，便于模块化生产，同时电机具有出力大、结构简单、容易维护、损耗低、效率高、可靠性高等优点，具有良好的工程应用价值。

Description

一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机
技术领域
本发明涉及一种新型电机领域，尤其涉及一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机。
背景技术
驱动电机作为智能网联电动汽车的核心部件，其性能直接决定着智能网联电动汽车的综合性能。在驱动系统的构型上，智能网联电动汽车包括单电机集中式驱动和分布式驱动等驱动形式，相比集中式驱动，分布式驱动省略大量传动部件，让车辆结构更简单，并且可实现多种复杂的驱动方式，便于采用多种新能源车技术。分布式电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式：内转子式轮边电机和外转子式轮毂电机。其中外转子式轮毂电机采用低速外转子电机，电机的最高转速在1000-1500r/min，无减速装置，车轮的转速与电机相同；而内转子式轮边电机则采用高速内转子电机，配备固定传动比的减速器，为获得较高的功率密度，电机的转速可高达10000r/min。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现，内转子式轮边电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。目前智能网联电动汽车轮毂电机类型主要有感应轮边电机、永磁轮边电机和开关磁阻轮边电机，其中感应轮边电机具有结构简单、低转矩脉动、技术成熟等特点，在欧美国家设计的新能源汽车上有着广泛的应用；永磁轮边电机以其高效率、高功率密度、宽调速范围等优势，在我国新能源汽车中得到了最为广泛的应用；开关磁阻轮边电机作为一种无稀土类电机，相比于其它类型的电机，具有可靠性高、过载能力和容错性能强、高速性能好等优点。但是其功率密度低的缺点限制了其在智能网联电动汽车领域中的应用，因此在电机结构设计阶段，如何增大电机的输出转矩成为电机结构设计阶段的亟待解决的问题。
发明内容
针对上述技术中存在问题，本发明提出一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，定、转子均为模块结构，设计合理，成本低廉，容易加工和维护的能用于智能网联电动汽车的开关磁阻轮边电机驱动系统中。
为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，包括模块化外定子 (1)、定子绕组(2)、模块化转子(3)、模块化内定子(4)，所述的模块化外定子(1)的定子齿内侧的为内圆弧(5)，模块化转子(3)齿的外侧的为外圆弧(6)，外定子齿的内圆弧(5)和转子齿的外圆弧(6)之间设有气隙(7)；所述的模块化内定子(4)的定子齿外侧的为外圆弧(8)，模块化转子(3)齿的内侧的为内圆弧(9)，外定子齿的内圆弧(8)和转子齿的外圆弧(9)之间设有气隙(10)。
本发明在于，模块化内定子、模块化外定子均为U型结构。。
本发明在于，模块化外定子齿尖设有极靴(11)、模块化内定子齿尖设有极靴(12)、模块化转子设有外极靴(13)和内极靴(14)。
本发明在于，定子绕组设有内定子绕组和外定子绕组，径向相对的内定子绕组和外定子绕组串联形成一相，同一相内定子绕组和外定子绕组同时激励时，径向相对的内定子的极性于外定子的极性相同。
有益效果：本发明所述的智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，转子由相同的转子铁心块嵌入在不导磁的转子盘中组成，转子重量轻，表面无凹凸，圆环形的转子结构比传统凸极形状的开关磁阻电机具有更低的风阻，机械损耗更小，适合运行于高速阶段；电机内、外定子均采用U型分块结构，转子亦采用分块结构，缩短了电机的磁通路径。由于采用较短的磁通路径，电机的铁心损耗减小，电机输出转矩增大，并且电机在转动换相的过程中，磁通无逆转现象，不会产生负转矩的优点，所以电机的输出效率提高；此外径向相对的内定子绕组和外定子绕组串联形成一相，同一相内定子绕组和外定子绕组同时激励时，径向相对的内定子的极性于外定子的极性相同，在电机不对齐位置内、外定子产生的磁通相互抵消，电机在不对齐位置具有较小的电感；在对齐位置，本智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机的磁通路径与传统的扇形转子相似，内、外定子产生的磁通相互叠加；因此本智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机具有较大的磁共能，从而具有更高的转矩密度、功率密度和能量传输比。本发明的定子和转子均为模块化结构，便于模块化生产，同时电机具有出力大、结构简单、容易维护、损耗低、效率高、可靠性高等优点，具有良好的工程应用价值。
附图说明
图1是本发明的智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机图。
图2是本发明的智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机绕组连接方式及电机的极性分布图。
图3是本发明的智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机不对齐位置的磁力线分布图。
图4是本发明的智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机对齐位置的磁力线分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本实施案例的智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，如图1所示，包括模块化外定子(1)、定子绕组(2)、模块化转子(3)、模块化内定子(4)，所述的模块化外定子(1)的定子齿内侧的为内圆弧(5)，模块化转子(3)齿的外侧的为外圆弧(6)，外定子齿的内圆弧(5)和转子齿的外圆弧(6)之间设有气隙(7)；所述的模块化内定子(4)的定子齿外侧的为外圆弧(8)，模块化转子(3)齿的内侧的为内圆弧(9)，外定子齿的内圆弧(8)和转子齿的外圆弧(9) 之间设有气隙(10)。由图1可知，电机的内、外定子均采用U型定子模块，转子也采用分块结构；模块化外定子齿尖设有极靴(11)、模块化内定子齿尖设有极靴(12)、模块化转子设有外极靴(13)和内极靴(14)。
图2给出了电机绕组的连接方式及电机的极性分布，定子绕组设有内定子绕组A1、A2和外定子绕组A3、A4，径向相对的内定子绕组A1、A2和外定子绕组A3、A4串联形成一相，同一相内定子绕组和外定子绕组同时激励时，径向相对的内定子的极性于外定子的极性相同，对于B相、C相、D相与A相类似。内定子采用NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN的绕组配置，其中NS或者SN代表U 型定子块两个齿的极性，U型定子块直接采用“-”分开表示，而外定子径向相对的极性分布与内定子径向相对的极性分布相同。图3给出了电机在不对齐位置的磁力线。从图3可以看出，在不对齐位置内外定子产生的磁通相互抵消，作为磁通抵消的结果，因此不对齐位置具有较小的电感。图4给出了电机在对齐位置的磁力线分布。从图4可以看出，在对齐位置，本智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机的磁通路径与传统的扇形转子相似，内外定子产生的磁通相互叠加。因此本智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机具有较大的磁共能，从而具有更高的转矩密度、功率密度和能量传输比。

Claims (4)

1.一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，其特征在于：包括模块化外定子(1)、定子绕组(2)、模块化转子(3)、模块化内定子(4)，所述的模块化外定子(1)的定子齿内侧的为内圆弧(5)，模块化转子(3)齿的外侧的为外圆弧(6)，外定子齿的内圆弧(5)和转子齿的外圆弧(6)之间设有气隙(7)；所述的模块化内定子(4)的定子齿外侧的为外圆弧(8)，模块化转子(3)齿的内侧的为内圆弧(9)，外定子齿的内圆弧(8)和转子齿的外圆弧(9)之间设有气隙(10)。
2.根据权利要求1所述的一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，其特征在于，模块化内定子、模块化外定子均为U型结构。
3.根据权利要求1所述的一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，其特征在于，模块化外定子齿尖设有极靴(11)、模块化内定子齿尖设有极靴(12)、模块化转子设有外极靴(13)和内极靴(14)。
4.根据权利要求1所述的一种智能网联电动汽车用双定子开关磁阻轮边电机，其特征在于，定子绕组设有内定子绕组和外定子绕组，径向相对的内定子绕组和外定子绕组串联形成一相，同一相内定子绕组和外定子绕组同时激励时，径向相对的内定子的极性于外定子的极性相同。
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