電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電的制造方法
【專利摘要】一種電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，涉及電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，所解決的是現(xiàn)有電機(jī)力矩波動(dòng)高且電機(jī)效率低的技術(shù)問題。該電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，定子與轉(zhuǎn)子之間具有均勻的徑向氣隙，所述轉(zhuǎn)子的外周面軸對(duì)稱的固定有多個(gè)凸弧形彎曲的永磁磁極，所述永磁磁極由多塊徑向磁化的凸弧形磁鋼沿轉(zhuǎn)子的周向依序拼接而成，其中的位于中間位置的磁鋼為中心磁鋼，其它磁鋼為側(cè)部磁鋼，側(cè)部磁鋼有偶數(shù)塊，各側(cè)部磁鋼對(duì)稱布設(shè)在中心磁鋼兩側(cè)，且各側(cè)部磁鋼的厚度一致；各磁鋼的厚度一致且中心磁鋼的寬度大于側(cè)部磁鋼的寬度，或中心磁鋼的厚度大于側(cè)部磁鋼的厚度。本發(fā)明提供的電機(jī)，特別適用于電動(dòng)汽車。
【專利說明】電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)，特別是涉及一種電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車作為清潔、節(jié)能的新型交通工具，其最大的優(yōu)勢(shì)是"零排放"。由于它在行 駛過程中沒有污染，熱輻射低，噪音小，不消耗汽油，可應(yīng)用多種能源，使用維修方便，成為 當(dāng)今汽車研發(fā)熱點(diǎn)。電機(jī)是電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心，電機(jī)的性能、效率直接影響電動(dòng)汽車的性 能。目前在適用于電動(dòng)汽車用高品質(zhì)永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)開發(fā)方面，還存在著各種各樣的技術(shù)瓶 頸，存在噪音大、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、功率密度低、過載能力低和可靠性差等缺陷，難以滿足產(chǎn)業(yè)化 的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種轉(zhuǎn)矩及 力矩波動(dòng)低，且電機(jī)效率高的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)， 包括定子和轉(zhuǎn)子，定子與轉(zhuǎn)子之間具有均勻的徑向氣隙，所述轉(zhuǎn)子的外周面軸對(duì)稱的固定 有多個(gè)沿轉(zhuǎn)子的周向凸弧形彎曲的表面安裝式永磁磁極，各永磁磁極沿轉(zhuǎn)子的周向間隔布 設(shè)； 其特征在于：所述永磁磁極由多塊徑向磁化的凸弧形磁鋼沿轉(zhuǎn)子的周向依序拼接而 成，其中的位于中間位置的磁鋼為中心磁鋼，其它磁鋼為側(cè)部磁鋼，側(cè)部磁鋼有偶數(shù)塊，各 側(cè)部磁鋼對(duì)稱布設(shè)在中心磁鋼兩側(cè)，且各側(cè)部磁鋼的厚度一致； 各磁鋼的厚度一致且中心磁鋼的寬度大于側(cè)部磁鋼的寬度，或中心磁鋼的厚度大于側(cè) 部磁鋼的厚度。
[0005] 進(jìn)一步的，所述中心磁鋼的厚度大于側(cè)部磁鋼的厚度，設(shè)中心磁鋼的厚度為hi，側(cè) 部磁鋼的厚度均為h2,則有hi大于等于h2的1. 5倍，且小于等于h2的2倍。
[0006] 進(jìn)一步的，所述側(cè)部磁鋼有兩塊。
[0007] 進(jìn)一步的，各磁鋼的厚度一致且中心磁鋼的寬度大于側(cè)部磁鋼的寬度； 各側(cè)部磁鋼中，如果兩塊側(cè)部磁鋼分別布設(shè)在中心磁鋼的兩側(cè)對(duì)稱位置上，則該兩塊 側(cè)部磁鋼的寬度一致，如果兩塊側(cè)部磁鋼與中心磁鋼的間距相異，則距中心磁鋼近的側(cè)部 磁鋼的寬度，大于距中心磁鋼遠(yuǎn)的側(cè)部磁鋼的寬度。
[0008] 進(jìn)一步的，所述側(cè)部磁鋼有四塊。
[0009] 進(jìn)一步的，設(shè)中心磁鋼的寬度夾角為4 Θ，則與中心磁鋼相鄰的兩塊側(cè)部磁鋼的寬 度夾角均為3 Θ，另兩塊側(cè)部磁鋼的寬度夾角均為Θ。
[0010] 進(jìn)一步的，相鄰磁鋼之間留有〇· 5?1 · 5mm的間隙。
[0011] 進(jìn)一步的，所述定子的定子鐵心槽槽底中心具有朝向轉(zhuǎn)子方向凸出的輔助齒，所 述輔助齒在定子的周向上將其所在的定子鐵心槽等分成兩個(gè)子槽，輔助齒的齒端延伸至其 所在的定子鐵心槽的槽口。
[0012] 本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，通過對(duì)永磁磁極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及在 定子鐵心槽內(nèi)增設(shè)輔助齒的方式，降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及力矩波動(dòng)，提高了電機(jī)效率，使電機(jī) 綜合品質(zhì)大幅度提高，能滿足電動(dòng)、混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)要求，實(shí)現(xiàn)高功率密度、低噪、低、寬 調(diào)速、快響應(yīng)、頻繁啟動(dòng)和平穩(wěn)運(yùn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)中的永磁磁極結(jié)構(gòu)示意 圖； 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)中的永磁磁極的安裝示 意圖； 圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)波形圖； 圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)中的永磁磁極結(jié)構(gòu)示意 圖； 圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)的工作特性圖，該電機(jī)的 額定功率為40KW，額定轉(zhuǎn)速為3000KW ; 圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)的原理圖； 圖9是本發(fā)明其它實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)中，定子鐵心槽采用開口 槽的不意圖； 圖10是本發(fā)明其它實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)中，定子鐵心槽采用帶 切口型開口槽的示意圖； 圖11是現(xiàn)有電機(jī)與本發(fā)明第一、第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)波形對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015] 如圖1-3所示，本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的一種電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電 機(jī)，包括定子1和轉(zhuǎn)子2,定子與轉(zhuǎn)子之間具有均勻的徑向氣隙，所述轉(zhuǎn)子2的外周面軸對(duì)稱 的固定有多個(gè)沿轉(zhuǎn)子的周向凸弧形彎曲的表面安裝式永磁磁極3,各永磁磁極3沿轉(zhuǎn)子的 周向間隔布設(shè)； 其特征在于：所述永磁磁極3由三塊徑向磁化的凸弧形磁鋼301、302、303沿轉(zhuǎn)子的周 向依序拼接而成，其中的位于中間位置的磁鋼302為中心磁鋼，另兩塊磁鋼301、303為側(cè)部 磁鋼，兩塊側(cè)部磁鋼301、303對(duì)稱布設(shè)在中心磁鋼302兩側(cè)，且兩塊側(cè)部磁鋼301、303的厚 度一致； 所述中心磁鋼302的厚度大于側(cè)部磁鋼301、303的厚度，設(shè)中心磁鋼302的厚度為hl， 兩塊側(cè)部磁鋼301、303的厚度均為h2,則有hi大于等于h2的1. 5倍，且小于等于h2的2 倍。
[0016] 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例中的永磁磁極安裝在轉(zhuǎn)子2外周面的示意圖，圖中的α 為永磁極夾角，β為極弧角；車用永磁電機(jī)定子齒槽與轉(zhuǎn)子永磁體相互作用引起轉(zhuǎn)矩波 動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械和電磁噪音，影響電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行和可靠性，在定轉(zhuǎn)子間保持均勻徑向氣隙情況 下，采用三塊凸弧形磁鋼拼接成中間厚兩側(cè)薄的凸弧形永磁磁極3能改善電機(jī)氣隙磁場(chǎng)波 形，其氣隙磁場(chǎng)波形如圖4所示，從圖4可以看出，電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)波形由方波（圖4中的曲 線m)趨于正弦波（圖4中的曲線η)，從而有效降低電機(jī)機(jī)械和電磁噪音和抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0017] 如圖5所示，本發(fā)明第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于：第二實(shí)施例中的永磁 磁極由五塊徑向磁化的凸弧形磁鋼311、312、313、314、315沿轉(zhuǎn)子的周向依序拼接而成，該 五塊磁鋼的厚度一致，且相鄰磁鋼之間留有0. 5?I. 5mm的間隙，其中的位于中間位置的磁 鋼313為中心磁鋼，另四塊磁鋼311、312、314、315為側(cè)部磁鋼，其中的中心磁鋼313的寬度 大于側(cè)部磁鋼的寬度，四塊側(cè)部磁鋼311、312、314、315對(duì)稱布設(shè)在中心磁鋼313兩側(cè)； 各側(cè)部磁鋼中，如果兩塊側(cè)部磁鋼分別布設(shè)在中心磁鋼的兩側(cè)對(duì)稱位置上，則該兩塊 側(cè)部磁鋼的寬度一致，如果兩塊側(cè)部磁鋼與中心磁鋼的間距相異，則距中心磁鋼近的側(cè)部 磁鋼的寬度，大于距中心磁鋼遠(yuǎn)的側(cè)部磁鋼的寬度； 艮P :分別布設(shè)在中心磁鋼313的兩側(cè)對(duì)稱位置上的兩塊側(cè)部磁鋼312、314的寬度一致， 分別布設(shè)在中心磁鋼313的兩側(cè)對(duì)稱位置上的兩塊側(cè)部磁鋼311、315的寬度一致；與中心 磁鋼313相鄰的兩塊側(cè)部磁鋼312、314的寬度，大于另兩塊側(cè)部磁鋼311、315的寬度； 設(shè)中心磁鋼313的寬度夾角為4 Θ，則與中心磁鋼313相鄰的兩塊側(cè)部磁鋼312、314的 寬度夾角均為3 Θ，另兩塊側(cè)部磁鋼311、315的寬度夾角均為Θ。
[0018] 本發(fā)明第二實(shí)施例根據(jù)電機(jī)功率大小和轉(zhuǎn)子外徑調(diào)整，采用五塊等厚且不等寬的 凸弧形磁鋼拼接成凸弧形永磁磁極，并在相鄰磁鋼間留有間隙，該結(jié)構(gòu)的永磁磁極能改善 電機(jī)氣隙磁場(chǎng)波形，顯著減少永磁渦流損耗，提高電機(jī)效率，降低齒槽引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，降 低機(jī)械振動(dòng)，有利于電機(jī)頻繁啟動(dòng)，提高過載能力。
[0019] 圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)的工作特性圖，該電 機(jī)的額定功率Pn為40KW，額定轉(zhuǎn)速為3000KW (本發(fā)明其它實(shí)施例中，額定功率及額定轉(zhuǎn)速 也可以是其它值)，其中的Ρ、Ι、Π 、Θ分別為輸出功率、電流、效率、電機(jī)轉(zhuǎn)矩角，從圖6可 以看出，額定電流In為114. 2A，額定點(diǎn)效率ηη為97. 2%，充分顯示了高效、低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的 特點(diǎn)。
[0020] 如圖7所示，本發(fā)明第三實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于：第三實(shí)施例中的永磁 磁極由單塊瓦型磁鋼構(gòu)成，在定子的定子鐵心槽101的槽底中心具有朝向轉(zhuǎn)子方向凸出的 輔助齒102,所述輔助齒102在定子的周向上將其所在的定子鐵心槽101等分成兩個(gè)子槽， 輔助齒102的齒端延伸至其所在的定子鐵心槽101的槽口。
[0021] 本發(fā)明第三實(shí)施例在定子的定子鐵心槽槽底設(shè)置輔助齒，相當(dāng)于增加了電機(jī)槽 數(shù)，能在不增加電機(jī)槽數(shù)的條件下，提高齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的基波次數(shù)(頻率)，減小齒槽基波和 高次諧波轉(zhuǎn)矩幅值，降低齒槽引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，其工作原理如圖8所示，圖8中的rl為永磁 極夾角，r2為極弧角，在定子的定子鐵心槽槽底設(shè)置輔助齒，能使磁極中心d軸與極間q軸 徑向力趨于平衡，使電機(jī)合成轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大幅降低(減少30?45%)，降低機(jī)械振動(dòng)、噪音和反 電勢(shì)諧波，減少鐵心損耗，實(shí)現(xiàn)電機(jī)高效、高功率密度、高可靠性、低噪、低波動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)行等 特點(diǎn)。
[0022] 本發(fā)明第三實(shí)施例在定子的定子鐵心槽槽底設(shè)置輔助齒的方式也可用于第一實(shí) 施例及第二實(shí)施例的定子。
[0023] 本發(fā)明第三實(shí)施例中，定子鐵心槽是槽口向內(nèi)（即朝向輔助齒方向）收縮的半閉口 槽； 如圖9所示，本發(fā)明其它實(shí)施例中，定子鐵心槽111也可以是槽口與槽壁齊平的開口 槽，輔助齒112設(shè)置在定子鐵心槽111中心。
[0024] 如圖10所示，本發(fā)明其它實(shí)施例中，定子鐵心槽121也可以是槽口與槽壁齊平，并 在定子鐵心槽121槽壁的近槽口部開設(shè)有切口 123 (安放槽楔）的帶切口型開口槽，輔助齒 122設(shè)置在定子鐵心槽121中心。
[0025] 圖11為現(xiàn)有電機(jī)與本發(fā)明第一、第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)波形對(duì)比圖，圖11中的Tr 為合成波動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Θ為電機(jī)轉(zhuǎn)矩角，曲線A為永磁磁極由多塊等厚等寬磁鋼構(gòu)成的現(xiàn)有電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)波形，其峰值合成波動(dòng)轉(zhuǎn)矩為I. 5Nm ;曲線B為本發(fā)明第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩波動(dòng) 波形，其峰值合成波動(dòng)轉(zhuǎn)矩為I. 25Nm ;曲線C為本發(fā)明第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)波形，其峰值 合成波動(dòng)轉(zhuǎn)矩為I. ONm ; 從圖11可以看出，相比現(xiàn)有電機(jī)，本發(fā)明第一、第二實(shí)施例的峰值齒槽轉(zhuǎn)矩得到有效 的抑制，使電機(jī)綜合品質(zhì)大幅度提1?，實(shí)現(xiàn)1?功率密度、1?效、低噪、低波動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)行。
[0026] 本發(fā)明第一、第二、第三實(shí)施例與兩種同規(guī)格現(xiàn)有電機(jī)的電機(jī)性能比較如表1所 示,表1中,Dl為永磁磁極由單塊瓦型磁鋼構(gòu)成的現(xiàn)有電機(jī)，D2為永磁磁極由多塊等厚等寬 磁鋼構(gòu)成的現(xiàn)有電機(jī)，D3為本發(fā)明第一實(shí)施例的電機(jī)，D4為本發(fā)明第二實(shí)施例的電機(jī)，D5 為本發(fā)明第三實(shí)施例的電機(jī)； 表1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子與轉(zhuǎn)子之間具有均勻 的徑向氣隙，所述轉(zhuǎn)子的外周面軸對(duì)稱的固定有多個(gè)沿轉(zhuǎn)子的周向凸弧形彎曲的表面安裝 式永磁磁極，各永磁磁極沿轉(zhuǎn)子的周向間隔布設(shè)； 其特征在于：所述永磁磁極由多塊徑向磁化的凸弧形磁鋼沿轉(zhuǎn)子的周向依序拼接而 成，其中的位于中間位置的磁鋼為中心磁鋼，其它磁鋼為側(cè)部磁鋼，側(cè)部磁鋼有偶數(shù)塊，各 側(cè)部磁鋼對(duì)稱布設(shè)在中心磁鋼兩側(cè)，且各側(cè)部磁鋼的厚度一致； 各磁鋼的厚度一致且中心磁鋼的寬度大于側(cè)部磁鋼的寬度，或中心磁鋼的厚度大于側(cè) 部磁鋼的厚度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，其特征在于：所述中心磁 鋼的厚度大于側(cè)部磁鋼的厚度，設(shè)中心磁鋼的厚度為h 1，側(cè)部磁鋼的厚度均為h2，則有h 1 大于等于h2的1. 5倍，且小于等于h2的2倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，其特征在于：所述側(cè)部磁 鋼有兩塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，其特征在于：各磁鋼的厚 度一致且中心磁鋼的寬度大于側(cè)部磁鋼的寬度； 各側(cè)部磁鋼中，如果兩塊側(cè)部磁鋼分別布設(shè)在中心磁鋼的兩側(cè)對(duì)稱位置上，則該兩塊 側(cè)部磁鋼的寬度一致，如果兩塊側(cè)部磁鋼與中心磁鋼的間距相異，則距中心磁鋼近的側(cè)部 磁鋼的寬度，大于距中心磁鋼遠(yuǎn)的側(cè)部磁鋼的寬度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，其特征在于：所述側(cè)部磁 鋼有四塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，其特征在于：設(shè)中心磁鋼 的寬度夾角為4 0，則與中心磁鋼相鄰的兩塊側(cè)部磁鋼的寬度夾角均為3 0，另兩塊側(cè)部磁 鋼的寬度夾角均為Q。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，其特征在于：相鄰磁鋼之 間留有0. 5?1. 5mm的間隙。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的電動(dòng)汽車用低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)永磁電機(jī)，其特征在于：所 述定子的定子鐵心槽槽底中心具有朝向轉(zhuǎn)子方向凸出的輔助齒，所述輔助齒在定子的周向 上將其所在的定子鐵心槽等分成兩個(gè)子槽，輔助齒的齒端延伸至其所在的定子鐵心槽的槽 □。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK104333159SQ201410567551
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】林德芳 申請(qǐng)人:上海特波電機(jī)有限公司, 上海川也電機(jī)有限公司, 寧德特波電機(jī)有限公司