專利名稱：高速轉(zhuǎn)子內(nèi)置斜磁極變頻永磁直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變頻永磁直流電機(jī),特別涉及一種變頻直流電機(jī)的磁極。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界各國都在研究各種各式的永磁變頻直流電機(jī)，其結(jié)構(gòu)多種置式，但在“永磁直流變頻電機(jī)”生產(chǎn)技術(shù)方面存在著齒槽轉(zhuǎn)矩即磁阻轉(zhuǎn)矩，只有當(dāng)磁阻轉(zhuǎn)矩小于I時(shí)，即能達(dá)到電機(jī)便于起動(dòng)、節(jié)能環(huán)保、振動(dòng)小、噪聲小，在目前的電機(jī)中，由于控制信號(hào)，傳感失真。轉(zhuǎn)子鐵心矽鋼沖片在生產(chǎn)制造中的成本高；電機(jī)功率比過低，電機(jī)損耗大，起動(dòng)電流大，噪聲大，振動(dòng)大，電池行駛距離短等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高速轉(zhuǎn)子斜磁極變頻永磁直流電機(jī)。解決了高端電動(dòng)汽車主要?jiǎng)恿﹄姍C(jī)，起動(dòng)電流大，電機(jī)振動(dòng)和噪聲的難題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是高速轉(zhuǎn)子斜磁極變頻永磁直流電機(jī)，包括電機(jī)殼體、定子矽鋼沖片、多股線圈繞組和磁鋼永磁體，電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的矽鋼沖片齒槽矽鋼沖片中置有永磁體內(nèi)室,轉(zhuǎn)子磁體內(nèi)室磁極為斜極、轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子磁體內(nèi)室磁極為斜磁極、轉(zhuǎn)子磁極偏移。轉(zhuǎn)子為分?jǐn)?shù)槽繞組，轉(zhuǎn)子矽鋼沖片疊壓鑄鋁而成的定子總成斜槽，磁極為瓦形永磁體斜磁極置于磁極永磁體內(nèi)室,轉(zhuǎn)子總成斜槽中置有多組磁極瓦形永磁體。轉(zhuǎn)子上設(shè)有轉(zhuǎn)子位置傳感器。本發(fā)明的有益效果因電機(jī)鐵心的齒槽定子與轉(zhuǎn)子永磁體相互作用而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，采用分?jǐn)?shù)槽繞組技術(shù)。有效降低齒槽轉(zhuǎn)矩、降低起動(dòng)電流電機(jī)振動(dòng)和噪聲。本發(fā)明提高永磁變頻直流電機(jī)的高可靠性和便易于控制，是高端電動(dòng)汽車主要?jiǎng)恿﹄姍C(jī)。轉(zhuǎn)子位置傳感技術(shù)等，構(gòu)成高速轉(zhuǎn)子斜磁極變頻永磁直流電機(jī)。因電機(jī)鐵心的齒槽定子與轉(zhuǎn)子永磁體相互作用而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩。


圖I、本發(fā)明轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、本發(fā)明定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式轉(zhuǎn)子斜磁極為分段式斜磁極，磁極錯(cuò)位偏移，降低基波槽轉(zhuǎn)矩；分?jǐn)?shù)槽繞組高速轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)，該直流變頻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為分?jǐn)?shù)槽繞組，轉(zhuǎn)子矽鋼沖片I疊壓鑄鋁而成定子總成為斜槽12，磁鋼11為斜磁極，磁極為瓦形永磁體斜磁極置于磁極永磁體內(nèi)室，轉(zhuǎn)子總成斜槽中置有多組磁極瓦形永磁體，轉(zhuǎn)子矽鋼沖片疊壓鑄鋁而成的轉(zhuǎn)子總成，轉(zhuǎn)子矽鋼沖片I位于定子矽鋼片2內(nèi)。轉(zhuǎn)子繞組為分?jǐn)?shù)槽繞組，所謂分?jǐn)?shù)槽繞組，是指每極每相槽數(shù)為一個(gè)分?jǐn)?shù)，一般表達(dá)式為q = b+《c/d》,式中b為公式q = z/2pm得到的整數(shù)；c/d是不能再約的分?jǐn)?shù)，c代表整除后的剩余的槽數(shù)，d則代表要分析的單元電機(jī)中磁極數(shù)目。分?jǐn)?shù)槽可以用內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和外磁轉(zhuǎn)子，它可以多磁極，低轉(zhuǎn)速，大轉(zhuǎn)矩的直流變頻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。所述的高速轉(zhuǎn)子斜磁極變頻永磁直流電機(jī)定子總成為斜槽，定子矽鋼沖片疊壓而成定子總成為斜槽，斜槽內(nèi)置有多股線圈繞組，多股線圈繞組和轉(zhuǎn)子矽鋼沖片疊壓而成轉(zhuǎn)子磁極永磁體為斜磁極，構(gòu)成電機(jī)核心部件。高速轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)磁極為斜磁極，置于磁極永磁體內(nèi)室，轉(zhuǎn)子總成斜槽中置有多組磁極永磁體內(nèi)室，轉(zhuǎn)子矽鋼沖片總成內(nèi)室中置有多組N片磁鋼瓦形永磁體，組成永磁直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子總成。高速轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)磁極永磁體為分段式錯(cuò)位， 斜磁極為分段式錯(cuò)位，轉(zhuǎn)子磁極分段式錯(cuò)位，分段數(shù)NS = 3，每段錯(cuò)移角0_SS表示為0_SS = 0 _SK/N_S = D60〗度/ (N_CN_S)。轉(zhuǎn)子磁極永磁體為分段式錯(cuò)位結(jié)構(gòu)磁極偏移。所述的高速轉(zhuǎn)子斜磁極斜磁方法，偏移角Q_shj分別為0 _sh j =(〖3603~0(j-l))/(2_pN_c) j = 1，2…，2_口所用的是電機(jī)磁極偏移技術(shù)。高速轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)，磁極為瓦形磁鋼永磁體，轉(zhuǎn)子斜磁極分段式方式，置于轉(zhuǎn)子矽鋼沖片疊壓而成鐵心中，矽鋼片鐵芯的兩端有端板鑄成鋁成扇形起固定定子鐵芯瓦形磁鋼永磁體和降低溫度的做用磁鋼。在制造中提出轉(zhuǎn)子位置傳感技術(shù)，磁盤傳感系統(tǒng)，是解決霍爾傳感信號(hào)造成電機(jī)電子交換向信號(hào)失真的問題。采用磁盤傳感系統(tǒng)，在制造和維護(hù)過程中要調(diào)整傳感系統(tǒng)時(shí)，調(diào)整方便，維護(hù)過程方便。技術(shù)方案A :高速轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜磁極，轉(zhuǎn)子斜磁極或轉(zhuǎn)子磁極分段錯(cuò)位方法。轉(zhuǎn)子每一轉(zhuǎn)出現(xiàn)的齒槽轉(zhuǎn)矩基波周期數(shù)等于定子槽數(shù)Z和極數(shù)2p的最小公倍數(shù)NC，即一個(gè)齒槽轉(zhuǎn)矩基波周期對(duì)應(yīng)的機(jī)械角0 I為=360度/N_C。因此，如果定子鐵心斜槽角或轉(zhuǎn)子磁極斜極角0 SK和它相等，即可消除齒槽轉(zhuǎn)矩的基波入SK = 360度/N_C。對(duì)于整數(shù)槽電機(jī)，NC = Z，斜槽角0 SK, 0 SK = 360度/Z。但要指出的是，它同時(shí)會(huì)使反電動(dòng)勢(shì)和輸出電磁轉(zhuǎn)矩有所下降。定子斜槽還使繞組嵌繞難度增加。而且，定子斜槽或轉(zhuǎn)子斜極在電機(jī)繞組通電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加的軸向力。軸向力大小與斜槽角度有關(guān)。為了制造工藝上容易實(shí)施，采用轉(zhuǎn)子磁極分段錯(cuò)位方法近似斜極的效果，分段數(shù)NS = 3，錯(cuò)移角度0 _SS，0 _SS = 0 _SK/N_S = 360度/ (N_C N_S)。轉(zhuǎn)子磁極不同的分段數(shù)NS對(duì)降低齒槽轉(zhuǎn)矩的效果，隨著分段數(shù)NS增加，齒槽轉(zhuǎn)矩的幅值逐步降低，而且當(dāng)分段數(shù)NS分另為2，3，4時(shí)，剩余的齒槽轉(zhuǎn)矩變化次數(shù)增加，主要是2，3,4次諧波。轉(zhuǎn)子磁極分4段時(shí)降低齒槽轉(zhuǎn)矩的效果已經(jīng)很好，分段數(shù)為5時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩已經(jīng)完全可以忽略了。分?jǐn)?shù)槽情況，如果分?jǐn)?shù)槽集中繞組的每想每級(jí)槽數(shù)q表示為q = c/d,則Z和2p的最小公倍數(shù)Ne = dZ。斜槽角0 _SK與q值關(guān)系的一般表達(dá)式為0 SK = 360度/dZ。對(duì)于分?jǐn)?shù)槽電機(jī)，采用定子斜槽或轉(zhuǎn)子斜極方法降低齒槽轉(zhuǎn)矩時(shí)，定子斜槽角或轉(zhuǎn)子斜極角小于一個(gè)定子槽距角，比整數(shù)槽電機(jī)小了許多，它們和q值有關(guān)，只需一個(gè)定子槽距角的1/d即可。從斜槽工藝角度看，分?jǐn)?shù)槽也是較好的選擇。
技術(shù)方案B :高速轉(zhuǎn)子斜磁極、磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)采用偏移方法。根據(jù)方案I所述，沿著軸向分段磁極錯(cuò)位的思路，為了削弱齒槽轉(zhuǎn)矩，對(duì)于表面粘貼磁片多極電機(jī)，將2p個(gè)磁極片從原來均勻位置改成沿圓周方向偏移，它們的偏移角0 _shj分別為0 _shj = (360度(j-1))/ (2_p N_c) j = I, 2…，2_p這樣做,相當(dāng)于在一個(gè)基波齒槽轉(zhuǎn)矩周期內(nèi)有分段磁極2p段，這樣，除了 2p次及其倍數(shù)次諧波外，其他齒槽轉(zhuǎn)矩都得到削弱。由于諧波次數(shù)超高幅值越小，所以總齒槽轉(zhuǎn)矩得到削弱。在布置2p個(gè)磁極時(shí)，不必一定按j的自然數(shù)順序，可以靈活安排一方面顧及空間位置可能性，另外是考慮磁極偏移可能引起轉(zhuǎn)子的不平衡問題。這個(gè)方法對(duì)于嵌入式轉(zhuǎn)子也是可行的。技術(shù)方案C :結(jié)合圖I、所示，本實(shí)施例的高速轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)電機(jī)采用分?jǐn)?shù)槽繞組,有相同槽數(shù)Z的分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)與整數(shù)槽繞組電機(jī)相 t匕，基波槽轉(zhuǎn)矩周期數(shù)增大d倍，有相同極數(shù)的分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)與整數(shù)槽繞組電機(jī)相比，齒槽轉(zhuǎn)矩的評(píng)價(jià)因子CT降低了 d倍，這個(gè)分析清楚說明采用分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)有利于降低齒槽轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)包括電機(jī)殼體內(nèi)設(shè)有定子硅鋼片，和直流電機(jī)轉(zhuǎn)子硅鋼片，定子鐵芯上設(shè)有繞組線圈，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，上設(shè)有圓盤狀鋼片多層疊成的磁芯，磁芯外轉(zhuǎn)子固定有轉(zhuǎn)子軸瓦形磁鋼片，電機(jī)設(shè)有包括等磁極傳感器磁鋼和兩組六個(gè)霍爾元件的位置傳感元件。傳感器磁鋼設(shè)于磁鋼座中，等磁極傳感器磁鋼座固定在直流電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上，等磁極傳感器磁鋼和六個(gè)霍爾元件設(shè)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路板霍爾盤構(gòu)成的腔體中。等磁極傳感器技術(shù)；等磁極傳感器磁鋼是由多片分立式磁極拼接而成的磁環(huán)。所述的高速轉(zhuǎn)子斜磁極，磁極分段式錯(cuò)位變頻永磁直流電機(jī)，電機(jī)采用分?jǐn)?shù)槽繞組，有相同槽數(shù)Z的分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)與整數(shù)槽繞組電機(jī)相比，基波槽轉(zhuǎn)矩周期數(shù)增大d倍，有相同極數(shù)的分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)與整數(shù)槽繞組電機(jī)相比，齒槽轉(zhuǎn)矩的評(píng)價(jià)因子CT降低了 d倍，這個(gè)分析清楚說明采用分?jǐn)?shù)槽繞組電機(jī)有利于降低齒槽基波轉(zhuǎn)矩。該專利分?jǐn)?shù)槽繞組技術(shù)和轉(zhuǎn)子磁極斜極、轉(zhuǎn)子磁極分段式錯(cuò)位技術(shù)解決電機(jī)轉(zhuǎn)子基波槽轉(zhuǎn)矩，用定子鐵心斜極槽角或轉(zhuǎn)子磁極斜角技術(shù)；轉(zhuǎn)子磁極分段錯(cuò)位和斜磁技術(shù)；磁極偏移技術(shù)，轉(zhuǎn)子矽鋼沖片，齒冠開輔助凹槽技術(shù)，轉(zhuǎn)子磁極斜極、轉(zhuǎn)子磁極分段式錯(cuò)位。驅(qū)動(dòng)傳感由電路板霍爾傳感囂和等磁極傳感器組成，永磁變頻直流電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心總成。定子矽鋼沖片斜槽內(nèi)置有多股線圈繞組，組成永磁變頻直流電機(jī)定子鐵心總成。該專利在技術(shù)方面提出了如下解決基波槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩磁阻的有效技術(shù)，本專利采用分?jǐn)?shù)槽繞組和多相繞組技術(shù)；定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜極或轉(zhuǎn)子磁極分段錯(cuò)位技術(shù)；磁極偏移技術(shù)；定子鐵心硅鋼片，齒冠開輔助凹槽技術(shù)，轉(zhuǎn)子位置傳感技術(shù)等，綜合以上技術(shù)，降低齒槽轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)功率提高，電機(jī)工作穩(wěn)定運(yùn)行。轉(zhuǎn)子的瓦形磁極技術(shù)；轉(zhuǎn)子的瓦形磁鋼片的磁極是由S極和N極的瓦形磁鋼片拼成，磁極兩端及相鄰的兩磁瓦之間拼制成直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子總成，硅鋼片鐵芯的兩端是有固定的鋁片盤固定定子鐵芯，圓盤磁鋼中設(shè)有開孔，鑄鋁連接將圓盤狀鋼片固定在一起。鑄鋁連接架外端設(shè)有扇葉和平衡柱。圖中所示。本實(shí)施例電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方面采用A，B，C，三種技術(shù)，氣隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效降低和削弱了電樞電流對(duì)磁鋼的磁阻轉(zhuǎn)矩，有效防止了高峰值電流下永磁體的失磁或局部退磁，提高了電機(jī)的可靠性和壽命。
由于磁鋼座固定于電機(jī)端蓋內(nèi)外端的電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，其受外界干擾小，使電機(jī)電子換向信號(hào)不受轉(zhuǎn)子加工精度、電樞電流的干擾。位置傳感元件只受外界環(huán)境溫度的影響，使電機(jī)工作更穩(wěn)定，可靠性更高。采用多片分立式磁極拼接而成等磁極傳感器磁鋼拼接后各磁場分界線清晰、均勻，精度高，使得電機(jī)換向工作更可靠。由于轉(zhuǎn)子瓦形磁鋼片的磁極由S極和N極的磁鋼拼成，與采用整體磁極相比，可降 低渦流和雜散損耗，提高了電機(jī)的效率，解決轉(zhuǎn)子磁極瓦形永磁體因過熱而導(dǎo)致退磁問題，并可提高磁極瓦形永磁體的機(jī)械強(qiáng)度，延長電機(jī)使用壽命。固定圈可防止因粘結(jié)劑老化造成磁極瓦形永磁體掉落，使磁瓦固定可靠的。電機(jī)矽鋼沖片鐵芯的兩端設(shè)有固定端板保護(hù)了瓦形磁極形永磁體，可使轉(zhuǎn)子散熱更理想。
權(quán)利要求
1.高速轉(zhuǎn)子內(nèi)置斜磁極變頻永磁直流電機(jī)，包括電機(jī)殼體、定子矽鋼沖片、多股線圈繞組和磁鋼永磁體，電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的矽鋼沖片齒槽矽鋼沖片中置有永磁體內(nèi)室,其特征在于，轉(zhuǎn)子磁體內(nèi)室磁極為斜極、轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子磁體內(nèi)室磁極為斜磁極、轉(zhuǎn)子磁極偏移。
2.如權(quán)利要求I所述的高速轉(zhuǎn)子斜磁極變頻永磁直流電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子為分?jǐn)?shù)槽繞組，轉(zhuǎn)子矽鋼沖片疊壓鑄鋁而成的定子總成斜槽，磁極為瓦形永磁體斜磁極置于磁極永磁體內(nèi)室，轉(zhuǎn)子總成斜槽中置有多組磁極瓦形永磁體。
3.如權(quán)利要求2所述的高速轉(zhuǎn)子斜磁極變頻永磁直流電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子上設(shè)有轉(zhuǎn)子位置傳感器。
全文摘要
高速轉(zhuǎn)子斜磁極內(nèi)置變頻永磁直流電機(jī)，包括電機(jī)殼體、定子矽鋼沖片、多股線圈繞組和磁鋼永磁體，電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的矽鋼沖片齒槽矽鋼沖片中置有永磁體內(nèi)室，轉(zhuǎn)子磁體內(nèi)室磁極為斜極、轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子磁體內(nèi)室磁極為斜磁極、轉(zhuǎn)子磁極偏移。因電機(jī)鐵心的齒槽定子與轉(zhuǎn)子永磁體相互作用而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，采用分?jǐn)?shù)槽繞組技術(shù)。有效降低齒槽轉(zhuǎn)矩、降低起動(dòng)電流電機(jī)振動(dòng)和噪聲。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102810966SQ20121025107
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者劉勝恒 申請(qǐng)人:春城控股集團(tuán)有限公司