CN206490564U - 电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，为了解决单一永磁同步电机磁场不可调和单一电励磁同步电机效率低的问题,技术要点是：所述转子包括转子励磁线圈、转子铁芯、转子冲片、拉紧螺杆、所述转子励磁线圈安装在转子冲片的转子励磁线圈安装槽内，所述转子铁芯安装在转轴上；转子冲片上加工有“V”型永磁块安装槽、隐极式转子励磁线圈安装槽和拉紧螺杆安装槽，永磁块固化在永磁块安装槽内，转子励磁线圈安装在隐极式转子励磁线圈安装槽内，拉紧螺杆放置在拉紧螺杆安装槽内并撑紧，拉紧螺杆两侧与转子端板联接。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种三相交流同步电机，尤其是涉及一种专用于驱动电动汽车的无刷隐极式混合励磁同步电机。
背景技术
随着汽车尾气排放对大气污染的日益加剧，人类开始寻找更绿色环保的出行方式，电动汽车就完全符合这种要求，正被各国政府关注。发展节能环保的电动汽车已成为未来汽车行业发展的方向。
车用驱动电机是车辆产生牵引力的核心部件，要求电机起动和加速能力强、转速范围大。传统的永磁同步驱动电机虽然与异步牵引电机比具有功率密度大、高效区效率更高等诸多优点。但无法回避由于永磁磁场不可调，其在低速区转矩大时，高速区就会出现弱磁能耗大的问题，最终影响车辆的高速续航能力，且过大的弱磁电流会对永磁块造成退磁风险。
目前车用驱动电机领域应用较多的内置式永磁同步电机，虽然其具有效率高、结构强度好、抗去磁能力强的特点，但也有永磁体磁场不可调的缺陷。而传统的电励磁同步电机虽然功率密度和效率低，但励磁可调，励磁功率小，性能控制精确。两者单独使用劣势不易弥补，且各自的交直轴磁阻特性也不同。传统的电励磁同步电机为有刷结构，维护和保养不便，汽车领域很少使用。
实用新型内容
为了解决单一永磁同步电机磁场不可调和单一电励磁同步电机效率低的问题，本实用新型提出如下技术方案，以实现同化交直轴特性的效果。
一种电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，包括转子、定子、水套机座、转轴、驱动端和非驱动端；
所述转子包括转子励磁线圈、转子铁芯、转子冲片、拉紧螺杆、所述转子励磁线圈安装在转子冲片的转子励磁线圈安装槽内，所述转子铁芯安装在转轴上；转子冲片上加工有“V”型永磁块安装槽、隐极式转子励磁线圈安装槽和拉紧螺杆安装槽，永磁块固化在永磁块安装槽内，转子励磁线圈安装在隐极式转子励磁线圈安装槽内，拉紧螺杆放置在拉紧螺杆安装槽内并撑紧，拉紧螺杆两侧与转子端板联接；
所述定子包括定子绕组，其放置在定子铁芯槽内，所述定子铁芯通过过盈配合安装在水套机座内；
所述水套机座的一侧安装驱动端，所述驱动端包括驱动端端盖和驱动端轴承，所述驱动端轴承的外圈安装在驱动端端盖的轴承室内，驱动端轴承的内圈与转轴过盈配合；所述水套机座的另一侧安装非驱动端，所述非驱动端包括非驱动端端盖、非驱动端轴承，非驱动端轴承外圈被固定于非驱动端端盖的轴承室内部，非驱动端轴承内圈与转轴过盈配合。
进一步的，所述隐极式励磁线圈安装槽分为实槽和虚槽，实槽为开口槽形，转子励磁线圈安装在所述实槽内，虚槽为闭口槽，内部空置。
进一步的，所述定子绕组的每侧绕组端部均用固化无纬玻璃钢圈整体绑扎牢固。
进一步的，驱动端端盖和非驱动端端盖的轴承室内部均安装波形弹簧。
进一步的，引出电缆直接从安装于非驱动端端盖上的金属电缆防水接头中引出。
进一步的，与非驱动端轴承内圈过盈配合的这一侧的转轴上安装有旋转变压器。
进一步的，所述旋转变压器外侧安装有保护盖。
进一步的，所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机还包括交流励磁机定子、交流励磁机转子、旋转整流装置、励磁机安装架，电机运行时，静止的交流励磁机定子形成磁场，在随转轴旋转的交流励磁机转子绕组中产生交流电，交流电经随轴旋转的旋转整流装置被整流成直流电，输送给励磁线圈建立磁场，旋转整流装置安装于励磁机安装架上。
进一步的，水套机座采用水套冷却结构，进水口和出水口之间为并行的循环管路，每一条循环管路具有高段和低段，及连接管路高段和低段的倾斜段。
进一步的，驱动端端盖内侧安装轴承内盖，轴承内盖与驱动端端盖联接,驱动端轴承的
内圈与转轴连接处安置旋转密封油封。
有益效果：本实用新型的转子采用隐极式电励磁同步电机槽形结构配合“V”型内置式永磁同步电机转子槽形结构，将隐极式电励磁同步电机机械强度高、调速性能好的结构和性能优势与“V”型内置式永磁同步电机结构强度高、功率密度大的结构和性能优势相结合。采用上述新型的无刷隐极式混合励磁结构的同步牵引电机，使电机自身转矩性能提升、调速范围更宽、平均效率提高、可靠性更好。
附图说明
附图1为本中所述电机转子横截面图；
附图2为本中所述电机转子励磁绕组接线展开图；
附图3为本中所述电机侧面剖视图；
附图4为本中所述电机冷却水道展开图；
图中标记为：
(1)转子冲片、(2)拉紧螺杆、(3)永磁块、(4)实槽、(5)虚槽、(6)转轴、(7)旋转密封油封、(8)驱动端轴承、(9)波形弹簧、(10)驱动端端盖、(11)转子端板、(12)转子励磁绕组、(13)定子绕组、(14)水口、(15)水套机座、(16)定子铁芯、(17)转子铁芯、(18)非驱动端端盖、(19)金属电缆防水接头、(20)引出电缆、(21)交流励磁机定子、(22)交流励磁机转子、(23)旋转整流装置、(24)励磁机安装架、(25)轴承内盖、(26)非驱动端轴承、(27)旋转变压器、(28)保护盖。
具体实施方式
实施例1：一种电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，该电机转子采用隐极式电励磁同步电机与内置式“V”型永磁同步电机相结合的结构形式，隐极式是电励磁同步电机两种常见结构形式中的一种，另一种是凸极式；“V”型结构型式是内置式永磁同步电机中的一种结构型，如附图1所示。转子冲片1上加工有“V”型永磁块安装槽、隐极式励磁线圈安装槽和拉紧螺杆安装槽。其中永磁块3通过镶嵌注胶固化在“V”型永磁块安装槽内。拉紧螺杆放置在拉紧螺杆安装槽内并撑紧，其两侧与转子端板11联接，可起到永磁块和励磁线圈安装槽槽形定位的作用，又能增加永磁块上部冲片结构强度。隐极式励磁线圈安装槽分为实槽4和虚槽5，实槽为开口槽形，内部安装励磁线圈，虚槽为闭口槽，内部空置。如附图2所示，其表示了相邻两极励磁绕组接线的展开示意，通过铁芯两端的绕组接线使每极下槽1、2、6、7内导线形成同心式绕组，相邻两极方向相反。其它各组励磁绕组接线与该图相同，通过控制励磁电流的方向使电励磁磁场方向与永磁体磁场方向保持一致。
合理的选取槽形尺寸和位置、永磁材料、励磁线圈匝数可以使合成气隙磁场波形更接近正弦，损耗减少，转矩特性更优；采用这种结构的电机交直轴电感值与内置式永磁同步电机特性基本一致，可利用磁阻转矩提高转矩密度；引入励磁电流，通过If、Id、Iq共同调节，能拓宽调速范围，且在各转速下实现效率最高。
本实施例所述电机采用无刷励磁方式，取消传统电励磁同步电机中的刷架和滑环装置，可减少电机维护量，提高可靠性，电机侧面剖视图如附图3所示。
定子绕组13放置在定子铁芯16槽内，定子铁芯通过过盈配合安装在水套机座15内。转子铁芯17安装在转轴6上，转子励磁线圈12放置在转子励磁线圈实槽内，为避免出现电机高速旋转时励磁绕组端部甩开的问题，每侧绕组端部均用固化无纬玻璃钢圈整体绑扎牢固。水套机座两侧分别安装有驱动端端盖10、驱动端轴承8和非驱动端端盖18、非驱动端轴承26，轴承外圈安装在对应侧的端盖轴承室内，轴承内圈通过过盈配合安装在对应侧的转轴上，实现两侧端盖对对应侧转轴的支撑。非驱动端作为轴承定位端安装了轴承内盖25，对应侧的轴承室内安装了波形弹簧9提供两侧轴承需要的预紧力。驱动端端盖与转轴配合处放置油封7，防止电机外部污物进入，污染轴承。为测量电机转速和磁极位置，转轴上安装了旋转变压器27及其保护盖28。为节省空间该电机取消了接线盒，引出电缆20直接从安装于非驱动端端盖上的金属电缆防水接头19中引出。
该电机取消了传统电励磁同步电机中的刷架和滑环装置，采用无刷励磁方式。电机运行时，静止的交流励磁机定子21形成磁场，在随转轴旋转的交流励磁机转子22绕组中产生交流电，交流电经安装于励磁机安装架24随轴旋转的旋转整流装置23整流成直流电，输送给励磁线圈建立磁场。
为解决该电机冷却问题，机座采用水套冷却结构，进水口和出水口之间为并行的循环管路，每一条循环管路具有高段和低段，及连接管路高段和低段的倾斜段。冷却水从进入口进入，经附图4所示箭头方向循环后，从出水口排出。这种水路水阻小，加工方便。
在该实施例中，其更为详细的技术方案表达为：一种电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，包括转子、定子、水套机座15、转轴6、驱动端和非驱动端；
所述转子包括转子励磁线圈、转子铁芯17、转子冲片1、拉紧螺杆2、所述转子励磁线圈安装在转子冲片1的转子励磁线圈安装槽内，所述转子铁芯17安装在转轴6上；转子冲片1上加工有“V”型永磁块3安装槽、隐极式转子励磁线圈安装槽和拉紧螺杆2安装槽，永磁块3固化在永磁块3安装槽内，转子励磁线圈安装在隐极式转子励磁线圈安装槽内，拉紧螺杆2放置在拉紧螺杆2安装槽内并撑紧，拉紧螺杆2两侧与转子端板11联接；驱动端端盖10内侧安装轴承内盖25，轴承内盖25与驱动端端盖10联接,驱动端轴承(8)的内圈与转轴6连接处安置旋转密封油封7。
所述定子包括定子绕组13，其放置在定子铁芯16槽内，所述定子铁芯16通过过盈配合安装在水套机座15内；
所述水套机座15的一侧安装驱动端，所述驱动端包括驱动端端盖10和驱动端轴承8，所述驱动端轴承8的外圈安装在驱动端端盖10的轴承室内，驱动端轴承8的内圈与转轴6过盈配合；所述水套机座15的另一侧安装非驱动端，所述非驱动端包括非驱动端端盖18、非驱动端轴承，非驱动端轴承外圈被固定于非驱动端端盖18的轴承室内部，非驱动端轴承内圈与转轴6过盈配合。
所述隐极式励磁线圈安装槽分为实槽4和虚槽5，实槽4为开口槽形，转子励磁线圈安装在所述实槽4内，虚槽5为闭口槽，内部空置。所述定子绕组13的每侧绕组端部均用固化无纬玻璃钢圈整体绑扎牢固。驱动端端盖和非驱动端端盖18的轴承室内部均安装波形弹簧9。引出电缆20直接从安装于非驱动端端盖18上的金属电缆防水接头19中引出。与非驱动端轴承内圈过盈配合的这一侧的转轴6上安装有旋转变压器。所述旋转变压器外侧安装有保护盖。
所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，还包括交流励磁机定子21、交流励磁机转子22、旋转整流装置23、励磁机安装架24，电机运行时，静止的交流励磁机定子21形成磁场，在随转轴6旋转的交流励磁机转子22绕组中产生交流电，交流电经随轴旋转的旋转整流装置23被整流成直流电，输送给励磁线圈建立磁场，旋转整流装置23安装于励磁机安装架24上。
水套机座15采用水套冷却结构，进水口和出水口之间为并行的循环管路，每一条循环管路具有高段和低段，及连接管路高段和低段的倾斜段。驱动端端盖10内侧安装轴承内盖25，轴承内盖25与驱动端端盖10联接,驱动端轴承(8)的内圈与转轴6连接处安置旋转密封油封7。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，包括转子、定子、水套机座(15)、转轴(6)、驱动端和非驱动端；
所述转子包括转子励磁线圈、转子铁芯(17)、转子冲片(1)、拉紧螺杆(2)，所述转子励磁线圈安装在转子冲片(1)的转子励磁线圈安装槽内，所述转子铁芯(17)安装在转轴(6)上；转子冲片(1)上加工有“V”型永磁块(3)安装槽、隐极式转子励磁线圈安装槽和拉紧螺杆(2)安装槽，永磁块(3)固化在永磁块(3)安装槽内，转子励磁线圈安装在隐极式转子励磁线圈安装槽内，拉紧螺杆(2)放置在拉紧螺杆(2)安装槽内并撑紧，拉紧螺杆(2)两侧与转子端板(11)联接；
所述定子包括定子绕组(13)，其放置在定子铁芯(16)槽内，所述定子铁芯(16)通过过盈配合安装在水套机座(15)内；
所述水套机座(15)的一侧安装驱动端，所述驱动端包括驱动端端盖(10)和驱动端轴承(8)，所述驱动端轴承(8)的外圈安装在驱动端端盖(10)的轴承室内，驱动端轴承(8)的内圈与转轴(6)过盈配合；所述水套机座(15)的另一侧安装非驱动端，所述非驱动端包括非驱动端端盖(18)、非驱动端轴承，非驱动端轴承外圈被固定于非驱动端端盖(18)的轴承室内部，非驱动端轴承内圈与转轴(6)过盈配合。
2.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，所述隐极式转子励磁线圈安装槽分为实槽(4)和虚槽(5)，实槽(4)为开口槽形，转子励磁线圈安装在所述实槽(4)内，虚槽(5)为闭口槽，内部空置。
3.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，所述定子绕组(13)的每侧绕组端部均用固化无纬玻璃钢圈整体绑扎牢固。
4.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，驱动端端盖和非驱动端端盖(18)的轴承室内部均安装波形弹簧(9)。
5.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，引出电缆(20)直接从安装于非驱动端端盖(18)上的金属电缆防水接头(19)中引出。
6.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，与非驱动端轴承内圈过盈配合的这一侧的转轴(6)上安装有旋转变压器。
7.如权利要求6所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，所述旋转变压器外侧安装有保护盖。
8.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，还包括交流励磁机定子(21)、交流励磁机转子(22)、旋转整流装置(23)、励磁机安装架(24)，电机运行时，静止的交流励磁机定子(21)形成磁场，在随转轴(6)旋转的交流励磁机转子(22)绕组中产生交流电，交流电经随轴旋转的旋转整流装置(23)被整流成直流电，输送给励磁线圈建立磁场，旋转整流装置(23)安装于励磁机安装架(24)上。
9.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，水套机座(15)采用水套冷却结构，进水口和出水口之间为并行的循环管路，每一条循环管路具有高段和低段，及连接管路高段和低段的倾斜段。
10.如权利要求1所述的电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机，其特征在于，驱动端端盖(10)内侧安装轴承内盖(25)，轴承内盖(25)与驱动端端盖(10)联接,驱动端轴承(8)的内圈与转轴(6)连接处安置旋转密封油封(7)。
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| CN201720191338.9U CN206490564U (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机 |
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| CN201720191338.9U CN206490564U (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 电动汽车用无刷隐极式混合励磁同步电机 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109462298A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-03-12 | 浙江达可尔汽车电子科技有限公司 | 电动汽车用微型低压驱动电机 |
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2017
- 2017-02-28 CN CN201720191338.9U patent/CN206490564U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN109462298A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-03-12 | 浙江达可尔汽车电子科技有限公司 | 电动汽车用微型低压驱动电机 |
| CN109462298B (zh) * | 2018-10-18 | 2020-02-14 | 浙江达可尔汽车电子科技有限公司 | 电动汽车用微型低压驱动电机 |
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