專利名稱：一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車用電動(dòng)機(jī)，具體的說(shuō)是用于混合動(dòng)力客車上的一種新型的永磁混合
動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是指使用電動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的汽車，按動(dòng)力耦合方式的不同可以分為串聯(lián)式混合動(dòng)力、并聯(lián)式混合動(dòng)力和混聯(lián)式混合動(dòng)力?；旌蟿?dòng)力汽車是一種純內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車的折衷、集成的方案，它有兩套動(dòng)力系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)是被集成各部的技術(shù)成熟、可靠；與純內(nèi)燃機(jī)汽車相比，節(jié)油、減排效果顯著；較之純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車，其成本較低；另外，與普通內(nèi)燃機(jī)相比，其成本增加值可在產(chǎn)品使用周期內(nèi)通過(guò)節(jié)約的燃料中回收，不需增加充電站等配套設(shè)施。 目前混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)大多為異步電動(dòng)機(jī)。雖然異步電動(dòng)機(jī)制造簡(jiǎn)單工藝性好，但體積大、重量重、效率低、能量回收率低、溫度高、故障率高。 因此解決混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所要求的低速大轉(zhuǎn)矩、超強(qiáng)過(guò)載能力、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、功率密度高、容量大和使用環(huán)境惡劣而又要求電機(jī)溫度低、整體體積小、重量輕等幾大技術(shù)難題。要求電機(jī)運(yùn)行可靠性高，輸出波形為純正弦波，使用壽命長(zhǎng)，制造成本低等特點(diǎn)。因此，如何解決上述問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有混合動(dòng)力汽車的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種低速大轉(zhuǎn)矩、超強(qiáng)過(guò)載能力、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、輸出波形為純正弦波、功率密度高、容量大和使用環(huán)境惡劣而又要求電機(jī)溫度低、整體體積小、重量輕、電機(jī)運(yùn)行可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、制造成本低等特點(diǎn)的一種新型的永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩
用電動(dòng)機(jī)，其特征是電機(jī)轉(zhuǎn)子為多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子鐵心固定在與軸連
接的轉(zhuǎn)子座上；所述的轉(zhuǎn)子其鐵心用鋁合金的轉(zhuǎn)子座，轉(zhuǎn)子座用鋼套與軸熱套和鍵聯(lián)接；
電機(jī)定子槽形為半開(kāi)口等齒距的槽，定子鐵心為斜槽；電機(jī)外殼水冷卻的水路為均勻水道；
將旋轉(zhuǎn)變壓器固定在電機(jī)內(nèi)部定子線圈端部的下面，旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線在后部。 所述的多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)為16極 所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子采用稀土永磁磁鋼的材料制造。 所述的定子鐵心采用高導(dǎo)磁低損耗的冷軋硅鋼片材料。 所述的定子槽數(shù)有24槽。 所述的定子的電樞繞組采用分?jǐn)?shù)槽、集中式繞組，每個(gè)齒上繞一個(gè)線圈。
所述的外殼水冷卻水道有4道或繞有4圈，且為單向互通型水道。
所述的旋轉(zhuǎn)變壓器的支架為絕緣材料。
本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子為多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小；用鋁合金的
轉(zhuǎn)子座做支撐，轉(zhuǎn)子座又用鋼套與軸熱套和鍵聯(lián)接，保證轉(zhuǎn)子重量輕，鋼性、機(jī)械強(qiáng)度又高。
使永磁電機(jī)能產(chǎn)生低速大轉(zhuǎn)矩、超強(qiáng)過(guò)載能力、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、制動(dòng)和加速時(shí)間
短，電機(jī)重量輕、電機(jī)運(yùn)行可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、制造成本低。 電機(jī)外殼水冷卻的水路設(shè)計(jì)成均勻水道，水流順暢，阻力小，散熱快。 將旋轉(zhuǎn)變壓器固定在電機(jī)內(nèi)部，有利于旋轉(zhuǎn)變壓器的防護(hù)。電機(jī)后部振動(dòng)小，對(duì)旋
轉(zhuǎn)變壓器的運(yùn)行更有利。旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線在后部，有利于出線。旋轉(zhuǎn)變壓器在定子線
圈端部的下面，合理應(yīng)用了電機(jī)內(nèi)部空間，使電機(jī)的有效長(zhǎng)度更加縮短。更重要的旋轉(zhuǎn)變壓
器的支架為絕緣材料制成，可有效抑制電磁輻射干擾。 本發(fā)明的有益效果是由于發(fā)明的永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用機(jī)，采用永磁同步伺服電機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用稀土永磁磁鋼的材料制造，轉(zhuǎn)子為多極式結(jié)構(gòu)確保低速大扭矩。電機(jī)外殼采用水冷卻系統(tǒng)，確保電機(jī)在使用環(huán)境惡劣的條件下而電機(jī)溫度低。定子槽形和繞組設(shè)計(jì)結(jié)合低漏磁極弧設(shè)計(jì)，電機(jī)的反電勢(shì)為正弦波形。同時(shí)采取定子斜槽、繞組短矩措施和分?jǐn)?shù)槽繞組設(shè)計(jì)并調(diào)整氣隙尺寸，能使驅(qū)動(dòng)電機(jī)反電勢(shì)波形畸變率小于2.5%。同時(shí)電機(jī)采用中頻電磁技術(shù)，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，電機(jī)的能量輸出密度高，可使電機(jī)在發(fā)出同容量的功率時(shí)電機(jī)體積減小，重量顯著減輕，在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，使永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出頻率可在0 400Hz之間均勻可調(diào)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器可精確無(wú)級(jí)調(diào)整永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可使永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)在0-2500RPM內(nèi)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，在2500-4000RPM可恒功率運(yùn)行。同時(shí)采用中頻電磁技術(shù)，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，使永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出頻率可在0 400Hz之間均勻可調(diào)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器可精確無(wú)級(jí)調(diào)整永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可使永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)在0-2000RPM內(nèi)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，在2000-4000RPM可恒功率運(yùn)行。 定子電樞繞組采用分?jǐn)?shù)槽、集中式繞組，每個(gè)齒上繞一個(gè)線圈，打破傳統(tǒng)的分布繞組型式，優(yōu)點(diǎn)是繞組端部最短，繞組的漆包線最省，方使繞線和嵌線，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)嵌線。


以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。 圖1為稀土永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用機(jī)結(jié)構(gòu)圖。 圖2為圖1左視圖。 圖3轉(zhuǎn)子沖片。 圖4為圖3局部放大圖。 圖5為轉(zhuǎn)子鋁座。 圖6為圖5左視圖。 圖7為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。 圖8為稀土永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用機(jī)定子及繞組接線圖。 圖9為圖8局部放大圖。 圖10為定子繞組分布線圖。 圖11為圖1中的水冷機(jī)座圖。
圖12為圖1中的旋轉(zhuǎn)變壓器裝配圖。 圖中1.水冷機(jī)座，2.定子，3.轉(zhuǎn)子，4.定子線圈，5.轉(zhuǎn)子鋁座，6.旋轉(zhuǎn)變壓器，7.尾部星點(diǎn)，8.頭部引線集結(jié)處，9.熱電偶引出線，IO.單向互通水道，ll.進(jìn)出水螺套，12.旋轉(zhuǎn)變壓器絕緣支架，13.旋轉(zhuǎn)變壓器定子，14.旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子。
圖8中繞組接線由7.尾部星點(diǎn)，8.頭部引線集結(jié)處，9.熱電偶引出線等組成。
圖11水冷機(jī)座中設(shè)有10.單向互通水道，11.進(jìn)出水螺套。 圖12旋轉(zhuǎn)變壓器中設(shè)有12.旋轉(zhuǎn)變壓器絕緣支架，13.旋轉(zhuǎn)變壓器定子，14.旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例分為以下三種方式，請(qǐng)參閱各視圖
—、轉(zhuǎn)子3為多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子3沖片設(shè)計(jì)成多極式，為16極。轉(zhuǎn)子沖片內(nèi)徑大，成中空結(jié)構(gòu)，用鋁合金的轉(zhuǎn)
子座作為支撐。轉(zhuǎn)子鋁座5又用鋼套與軸熱套和鍵聯(lián)接，保證轉(zhuǎn)子重量輕，鋼性、機(jī)械強(qiáng)度
又高。使永磁電機(jī)能產(chǎn)生低速大轉(zhuǎn)矩、超強(qiáng)過(guò)載能力、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、制動(dòng)和
加速時(shí)間短，電機(jī)重量輕、電機(jī)運(yùn)行可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、制造成本低。 二、定子2的鐵心槽形和繞組設(shè)計(jì) 1、電機(jī)定子槽形設(shè)計(jì)成半開(kāi)口槽，等齒距設(shè)計(jì)。 2、定子槽數(shù)設(shè)計(jì)成少槽，槽數(shù)為24槽(一般電機(jī)為48，60，72等)。每極每相為1/2槽，節(jié)距為l，繞組設(shè)計(jì)成跨距為1的分?jǐn)?shù)槽繞組。 3、定子2的鐵心設(shè)計(jì)成斜槽。主要特點(diǎn)磁路合理，齒詣波含量小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，反電動(dòng)勢(shì)純正弦波形、功率密度高、容量大，整體體積小、重量輕，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，電機(jī)運(yùn)行可
靠性高。 三、電機(jī)外殼采用水冷卻系統(tǒng)； 電機(jī)外殼水冷卻的水路設(shè)計(jì)成均勻水道，水流順暢，阻力小，散熱快。從而保證電機(jī)在功率密度高、容量大和使用環(huán)境惡劣情況下，電機(jī)溫度低，電機(jī)運(yùn)行可靠性高，使用壽命長(zhǎng)。 四、采用旋轉(zhuǎn)變壓器6作為速度和位置檢測(cè)信號(hào)的反饋 將旋轉(zhuǎn)變壓器固定在電機(jī)內(nèi)部，且在后部，可以提高防護(hù)等級(jí)，有利于旋轉(zhuǎn)變壓器的防護(hù)，后部電機(jī)振動(dòng)小，對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的運(yùn)行更有利。旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線在后部，有利于出線。旋轉(zhuǎn)變壓器在定子線圈端部的下面，合理應(yīng)用了電機(jī)內(nèi)部空間，使電機(jī)的有效長(zhǎng)度更加縮短。更重要的旋轉(zhuǎn)變壓器的支架為絕緣材料制成，可有效抑制電磁輻射干擾，確保采樣信號(hào)靈敏和準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)，其特征是電機(jī)轉(zhuǎn)子為多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子鐵心固定在與軸連接的轉(zhuǎn)子座上；所述的轉(zhuǎn)子其轉(zhuǎn)子鐵心用鋁合金的轉(zhuǎn)子座，轉(zhuǎn)子座用鋼套與軸熱套和鍵聯(lián)接；電機(jī)定子槽形為半開(kāi)口等齒距的槽，定子鐵心為斜槽；電機(jī)外殼水冷卻的水路為均勻水道；將旋轉(zhuǎn)變壓器固定在電機(jī)內(nèi)部定子線圈端部的下面，旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線在后部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)，其特征是所述的多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)為16極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)，其特征是所述的定子槽數(shù)有24槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)，其特征是所述的定子的電樞繞組采用分?jǐn)?shù)槽、集中式繞組，每個(gè)齒上繞一個(gè)線圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)，其特征是所述的外殼水冷卻水道有4道或繞有4圈，且為單向互通型水道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)發(fā)電兩用電動(dòng)機(jī)，屬于車用電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明將電機(jī)轉(zhuǎn)子為多極式旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子鐵心固定在與軸聯(lián)接的鋁合金的轉(zhuǎn)子座上，轉(zhuǎn)子座用鋼套與軸熱套和鍵聯(lián)接；電機(jī)定子槽形為半開(kāi)口等齒距的槽，定子鐵心為斜槽；電機(jī)外殼水冷卻的水路為均勻水道；將旋轉(zhuǎn)變壓器固定在電機(jī)內(nèi)部定子線圈端部的下面，旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線在后部。由于發(fā)明采用永磁同步伺服電機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用稀土永磁磁鋼的材料制造，轉(zhuǎn)子為多極式結(jié)構(gòu)確保低速大扭矩。電機(jī)外殼采用水冷卻系統(tǒng)，確保電機(jī)在使用環(huán)境惡劣的條件下而電機(jī)溫度低。同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器可精確無(wú)級(jí)調(diào)整永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可使永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)恒功率運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02K1/27GK101789662SQ20101012165
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者盧友文, 梁泊山, 胡永鋒, 陳伯雄 申請(qǐng)人:福建福安閩東亞南電機(jī)有限公司