CN115065178A - 一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，包括定子组件和转子组件，转子组件包括转轴以及沿转轴轴向设置的两组转子模块，转子模块包括多个转子齿，两转子模块上的转子齿之间沿圆周方向存在夹角，定子组件包括定子模块，定子模块包括位于转子组件外的定子铁心、绕制在定子铁心上的第一电枢绕组、第二电枢绕组、交替设于定子铁心端部的多个第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体均为径向充磁，本发明将电机结构重构成充电机，简化车载充电系统，使电动汽车驱动系统与充电系统在车内有限空间高度集成。
Description
技术领域
本发明涉及电机制造技术领域，尤其涉及一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机。
背景技术
近年来，随着能源危机和环境问题的日益突出，电动汽车产品在驱动性能等方面受到了越来越多的关注。电动汽车充电机可分为车载充电机和非车载独立充电机。对于非车载独立充电机，公共大型充电站可以满足电动汽车大功率快充需求，但存在建设成本高、周期长等问题，在中大型城市还存在建设用地紧张等问题；另一方面，私人充电桩也存在线路改造复杂、车位空间限制等局限，因此从便利性角度，车载充电机因其不依赖充电桩的特性而得到了日益广泛的应用。然而，对于整车厂而言，传统中功率等级车载充电机会显著增加整车成本和质量，挤占车内有限空间，与目前整车轻量化的趋势不符，也限制了车载充电机在电动汽车中的大规模推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，将电机结构重构成充电机，使电动汽车驱动系统与充电系统在车内有限空间高度集成。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，包括定子组件和转子组件，所述转子组件包括转轴以及沿转轴轴向设置的两组转子模块，所述转子模块包括多个转子齿，两所述转子模块上的转子齿之间沿圆周方向存在夹角；所述定子组件包括定子模块，所述定子模块包括位于转子组件外的定子铁心、绕制在定子铁心上的第一电枢绕组、第二电枢绕组、交替设于定子铁心端部的多个第一永磁体和第二永磁体，所述定子铁心为双E型结构，使定子铁心存在定子轭部、定子齿面和定子中间齿面，所述第一永磁体和第二永磁体均为径向充磁。
根据上述技术方案，优选地，所述定子组件包括同轴设置的两组定子模块，两所述定子模块之间设有隔磁环，所述第一电枢绕组与第二电枢绕组均绕制于轴向分布的两定子铁心的定子轭部。
根据上述技术方案，优选地，所述定子齿面固接有至少一组第一永磁体，每组所述第一永磁体包括2个极性相反的第一永磁体，所述定子中间齿面固接有1个第二永磁体，相邻所述定子中间齿面下的第二永磁体极性相反。
根据上述技术方案，优选地，所述第一电枢绕组、第二电枢绕组中包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组之间相差电角度120°。
根据上述技术方案，优选地，所述转子模块包括20个转子齿，两所述转子模块上的转子齿之间沿圆周方向相差9°。
本发明的有益效果是：
本发明将电机结构重构成充电机，使电动汽车驱动系统与充电系统在车内有限空间高度集成，简化车载充电系统，实现充电设备的高集成化；与此同时，本发明有纯永磁励磁和混合励磁两种运行方式，在永磁体发生不可逆退磁故障时，可通过改变励磁绕组的电流强度调节气隙磁场的大小，维持电机的正常运行，提高了电机的容错能力，以满足不同工况下的要求；除此之外，本发明的第一电枢绕组与第二电枢绕组磁路隔离，且互为冗余，当一套电枢绕组故障，另一套电枢绕组可正常工作，维持电机故障状态下短时平稳运行，提高电机运行的可靠性与安全性。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明转子组件部分的立体结构示意图。
图3是本发明定子模块部分的绕组示意分布图。
图4是本发明的永磁体装配结构图。
图5是本发明隔磁环部分的立体结构示意图。
图6是本发明的电机充电机运行模式原理图。
图7是本发明的电机驱动运行模式原理图。
图中：1、定子组件；2、转子组件；3、定子模块；4、隔磁环；5、定子铁心；6、第一永磁体；7、定子齿面；8、第二永磁体；9、定子中间齿面；10、第一电枢绕组；11、第二电枢绕组；12、定子轭部；13、转子模块；14、转轴。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
如图所示，本发明包括定子组件1和转子组件2，定子组件1和转子组件2之间存在气隙。所述转子组件2包括转轴14以及沿转轴14轴向设置的两组转子模块13，所述转子模块13包括多个转子齿，两所述转子模块13上的转子齿之间沿圆周方向存在夹角；所述定子组件1包括定子模块3，所述定子模块3包括位于转子组件2外的定子铁心5、绕制在定子铁心5上的第一电枢绕组10、第二电枢绕组11、交替设于定子铁心5端部的多个第一永磁体6和第二永磁体8，定子铁心5和转子模块13均采用硅钢片制成，所述第一永磁体6和第二永磁体8均为径向充磁，两组永磁体采用钕铁硼、钐钴或者铁氧体永磁材料制成。所述定子铁心5为双E型结构，具体结构为两个E型结构的定子铁心5反并在一起，使定子铁心5存在定子轭部12、定子齿面7和定子中间齿面9，且本例中定子齿面7和定子中间齿面9交替设置。
根据上述实施例，优选地，所述定子组件1包括同轴设置的两组定子模块3，两定子模块3和两转子模块13位置对应，两所述定子模块3之间设有隔磁环4，隔磁环4的结构与定子模块3镶嵌永磁体后的结构一致，减小电机轴向漏磁。
根据上述实施例，优选地，所述第一电枢绕组10与第二电枢绕组11均绕制于轴向分布的两定子铁心5的定子轭部12。电枢绕组绕置于定子铁心5的轭部，与永磁体分离，有效防止电机在工作过程中电枢线圈发热而引起的永磁体高温退磁，且环形电枢绕组绕置于两模块化单元共同构成的定子轭部12，提高电机绕组因数，改善电机转矩密度。
根据上述实施例，优选地，所述定子齿面7固接有至少一组第一永磁体6，每组所述第一永磁体6包括2个极性相反的第一永磁体6，所述定子中间齿面9固接有1个第二永磁体8，相邻所述定子中间齿面9下的第二永磁体8极性相反，且两定子模块3的相同位置的第一永磁体6、第二永磁体8的充磁方向均相反，用于消除气隙磁密基次谐波，同时本例中有效增加中间齿上的永磁体，可以进一步增强永磁磁场。
根据上述实施例，优选地，所述第一电枢绕组10、第二电枢绕组11中包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，其中，第一电枢绕组10与第二电枢绕组11可依据工况串联运行、并联运行或独立运行，对于第一电枢电枢绕组和第二绕组将其设置成两个一样的绕组，由矢量图法可确定绕组的分相如A相绕组下有a1、a2、a3和a4四个线圈，B相绕组下有b1、b2、b3和b4四个线圈，C相绕组下有c1、c2、c3和c4四个线圈，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组之间相差电角度120°。
根据上述实施例，优选地，所述转子模块13包括20个转子齿，两所述转子模块13上的转子齿之间沿圆周方向相差9°。两转子模块13在空间位置相差π/Pr(其中Pr为转子齿数，本文Pr＝20)，用于消除永磁磁链中的偶次谐波，改善空载永磁磁链波形的正弦特性，减小转矩脉动。
本专利的原理基础在于：停车时，将电动汽车中电机驱动系统重构为充电机，由市电对电池进行充电，实现了驱动电机和功率器件的分时复用，仅需少量增加或不增加额外功率器件，在成本、质量和体积方面具备明显优势。在重构而成的集成式车载充电机中，电机绕组一般作为电网侧线电感使用；驱动逆变器则通常被重构为全控型整流器或直流变换器，完成电能转换并给车辆动力电池充电。
本发明具有驱动模式与充电模式两种运行方式：在驱动模式下，将定子上的两套绕组并联在一起作为励磁绕组使用，调节永磁磁场，改善电机调速范围与过载能力；在充电模式下，将定子上的两套绕组作为线电感使用接入电网配合逆变器为电池组充电，实现驱动系统与充电系统的高集成度设计。
本发明将电机结构重构成充电机，使电动汽车驱动系统与充电系统在车内有限空间高度集成，简化车载充电系统，实现充电设备的高集成化；与此同时，本发明有纯永磁励磁和混合励磁两种运行方式，在永磁体发生不可逆退磁故障时，可通过改变励磁绕组的电流强度调节气隙磁场的大小，维持电机的正常运行，提高了电机的容错能力，以满足不同工况下的要求；除此之外，本发明的第一电枢绕组与第二电枢绕组磁路隔离，且互为冗余，当一套电枢绕组故障，另一套电枢绕组可正常工作，维持电机故障状态下短时平稳运行，提高电机运行的可靠性与安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，包括定子组件和转子组件，其特征在于：
所述转子组件包括转轴以及沿转轴轴向设置的两组转子模块，所述转子模块包括多个转子齿，两所述转子模块上的转子齿之间沿圆周方向存在夹角；
所述定子组件包括定子模块，所述定子模块包括位于转子组件外的定子铁心、绕制在定子铁心上的第一电枢绕组、第二电枢绕组、交替设于定子铁心端部的多个第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体均为径向充磁。
2.根据权利要求1所述一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，其特征在于：所述定子铁心为双E型结构，使定子铁心存在定子轭部、定子齿面和定子中间齿面。
3.根据权利要求2所述一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，其特征在于：所述定子组件包括同轴设置的两组定子模块，两所述定子模块之间设有隔磁环。
4.根据权利要求3所述一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，其特征在于：所述第一电枢绕组与第二电枢绕组均绕制于轴向分布的两定子铁心的定子轭部。
5.根据权利要求3或4所述一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，其特征在于：所述定子齿面固接有至少一组第一永磁体，每组所述第一永磁体包括2个极性相反的第一永磁体，所述定子中间齿面固接有1个第二永磁体，相邻所述定子中间齿面下的第二永磁体极性相反。
6.根据权利要求4所述一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，其特征在于：所述第一电枢绕组、第二电枢绕组中包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组之间相差电角度120°。
7.根据权利要求1所述一种车载充电机一体化双模块磁通反向电机，其特征在于：所述转子模块包括20个转子齿，两所述转子模块上的转子齿之间沿圆周方向相差9°。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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